| 62ª Reunião Anual da SBPC |
| B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica |
| CONSTRUÇÃO DE UM MODELO COMPUTACIONAL DE UM CANAL: ANÁLISE DOS PARÂMETROS QUE INFLUENCIAM NO ESCOAMENTO DESSE CANAL. |
| Bruno Cesar Cayres Andrade 1, 2 Jean-Louis Kueny 1, 3 Hélène Ollivier 1 Antoine Lavedrine 1 |
| 1. ENSE3/ Mécanique et Energetique/ G-INP 2. Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Pará / UFPA 3. Prof. Dr. / Orientador |
| INTRODUÇÃO: |
| Grenoble, cidade francesa situado nos alpes, possui uma pequena central hidroelétrica, na qual serão instaladas turbinas e é primordial assegurar que haja uma boa vazão de água por elas. Para garantir tal vazão, é necessário realizar um estudo dos parâmetros que influenciam diretamente no potencial hidroelétrico. Velocidades, atrito, geometria e tipo de escoamento, precisam ser levados em consideração no cálculo sem onerar custos computacionais e tempo despendido no processo, obtendo-se resultados confiáveis para análise. Seguindo o exposto, o presente trabalho tem como proposta modelar computacionalmente de forma simplificada o canal anterior às turbinas utilizando o software OpenFOAM e um método numérico apropriado. Após extrair e analisar principais variáveis do problema, obteve-se parâmetros de escoamentos fundamentais para descrição e validação do modelo que deve ser utilizado em estudos posteriores considerando o escoamento de superfície livre. |
| METODOLOGIA: |
| O primeiro passo para a simulação computacional do escoamento pelo canal é gerar uma malha que forneça os resultados almejados. Dessa forma, a fim de aprimorar manuseio do software (OpenFoam) e observar o comportamento do escoamento de superfície livre, foi feito um modelo simplificado do um canal medindo de 20m de comprimento, 3m de altura e 5m de largura, entendendo os fenômenos físicos envolvidos no problema gerado. Tem-se 2m de lâmina d'água. Uma vez que 1m restante é de ar atmosférico, caracteriza-se um escoamento de superfície livre. Um parâmetro importante para validar o modelo é o gamma. No software OpenFOAM, quando gamma é igual à 1 (um) significa que o meio é de água e quando é 0 (zero), o meio é de ar, existindo valores intermediários. O plano de referência adotado foi X para o comprimento, Y para largura e Z para altura. A malha gerada foi uniforme na direção X e progressiva nas direções Y e Z afim de extrair resultados satisfatórios a cada secção. Condições de controle foram impostas ao modelo computacional de forma a representar o modelo real físico, como por exemplo, velocidade nas paredes igual à 0 (zero), pressões na parte superior e no fim do escoamento iguais à pressão atmosférica, velocidade do fluido na entrada de 2 m/s, sem variação de pressão na entrada e sem variação de velocidade na saída. Tais condições de fronteiras permitem que o escoamento seja considerado estável. Sendo uma velocidade de 2 m/s, para que o fluido chegue ao fim do canal, foi imposto que o escoamento duraria 20 segundos e que o arquivos com os resultados seriam salvados a cada segundo do processo, gerando 20 arquivos. Esses poderiam ser mudados de acordo com as exigências de resultados. Com isso, foram observados valores e comportamento da velocidade, pressão e gamma durante a analise. |
| RESULTADOS: |
| O modelo descrito gerou resultados satisfatórios que convergiram bem ao fim do cálculo. Tal convergência foi observada em várias secções e a partir de diferentes parâmetros (gamma, velocidade e pressão). O principal parâmetro observado foi a vazão em cada secção. Obtendo-se valores aproximados entre si a partir de um determinado tempo de escoamento significa dizer que o mesmo tornou-se estável, validando as condições de controle e discretização da malha. Vale ressaltar que o software utilizado desempenha um papel fundamental no que diz respeito à redução de custo, pois trata-se de um software livre no mercado com robustez ecomo fonte de segurança e boa qualidade de resultados. |
| CONCLUSÃO: |
| A construção de um modelo computacional que corresponda ao modelo físico é de extrema relevância para precisão dos resultados alcançados perante a simulação situações sob as quais o modelo real está submetido. Tais resultados servem de base para a prevenção de futuros problemas de engenharia. O canal desenvolvido computacionalmente nesse trabalho atende a esses atributos, fornecerá melhores subsí |
| Instituição de Fomento: Institut Polytechnique de Grenoble |
| Palavras-chave: OpenFOAM, Simulação Numérica, Escoamento de Superfície Livre. |