Nouvelle approche pour le dimensionnement des dissipateurs à auge

Resumo não disponível

Contribuição ao estudo da influência do ângulo de saída nos dissipadores tipo concha

O uso de estruturas compactas na dissipação de energia a jusante de descarregadores de cheia, tem-se tornado, cada vez mais, uma realidade. Como tratam-se de estruturas onde parte da dissipação de energia ocorre através do impacto do jato junto ao leito de jusante, torna-se impqrtante conhecer onde ocorrerão as maiores flutuações de pressão. O autor, ao iniciar esta pesquisa, resolveu estudar a influência do ângulo de saida das estruturas do tipo concha, com coeficiente de afogamento igual a 1, na faixa de número de Froude compreendida entre 4,5 a 10. Os resultados obtidos indicaram que o melhor ângulo de saida depende do tipo funcionamento da estrutura, sendo esse, por sua vez função do número de Froude do escoamento e da condição de afogamento da mesma (coeficiente de afogamento e/ou cota de saida da estrutura).Compact structures are increasingly used for energy dissipation downstream of sipllways. Since they are structures in which some of the energy dissipation occurs dueto jet impact on the downstream bed, it is useful to know where the greatest pressure fluctuations will occur. When the author began his research he decided to study the influence of the outlet angle of shell-type structures with a submergence coefficiente equal to 1 in the Fraude number band between 4,5 and 10. Is is conluded that the best exit angle depends on the mede of functioning of that structure, and this in turn, is the function of the Froude number of flow and of its submergence condition (submergence coefficient and/or stage of outlet from the structure)

Proposal for standardization of equations of estimated flow characteristics in a stepped spillway flume

Vertedouros em degraus são estruturas hidráulicas caracterizadas pela significativa resistência imposta ao escoamento e pela dissipação de energia associada à macrorrugosidade propiciada pelos degraus, resultando na redução das estruturas de dissipação a jusante deste tipo de vertedouros. Este estudo teve como objetivo verificar as características da dissipação de energia devido à rugosidade da calha em vertedouros em degraus com declividade de 1V:0,75H através da análise experimental em modelos físicos e a comparação com resultados de outros autores, visando determinar das características do escoamento, tais como comprimento de aeração, altura de água na aeração, coeficiente de resistência da calha, altura normal do escoamento após a aeração e energia residual, de maneira a permitir o dimensionamento de estruturas mais seguras e econômicas.Stepped spillways are hydraulic structures characterized by significant resistance imposed upon the flow and by the dissipation of energy associated with the macro-roughness promoted by the steps, resulting in the reduction of downstream dissipation structures. The present study aims to verify the characteristics of the energy dissipation due to this roughness in a stepped spillway flume with a slope of 1V:0.75H through experimental analysis of physical model data e comparing it with data from different sources, aiming to determine flow characteristics, such as aeration length, water surface level, flume resistance coefficient and residual energy, allowing the design of safer and more economical structures

Análise numérica do escoamento a jusante de uma comporta segmento invertida

The reverse Tainter gates are frequently used in flow control for fi lling and emptying systems of high lift navigation locks. In order to better understand the dynamics of the downstream flow of this gate, a research that seeks to associate the numerical modeling with experimental analysis is being conducted in order to identify the characteristics of the flow and to enable the development of solutions that avoid damage to the structure, since they are subject to several harmful hydraulic phenomena. This paper presents some of the results obtained in the numerical simulations of flow through a reverse Tainter gate. Cases in steady flow condition were studied for different volumetric flow rates and percentages of gate opening. The numerical results of average pressures at the bottom and at the top of the downstream conduit of the gate were compared with the results obtained in the experimental model. The results obtained with the numerical model are in agreement with the experimental results.Key words: navigation locks, reverse Tainter gate, numerical simulation, CFX.As comportas segmento invertida são frequentemente utilizadas no controle de fluxo em sistemas de enchimento e esvaziamento de eclusas de navegação de alta queda. Objetivando um melhor entendimento da dinâmica do escoamento a jusante desse tipo de comporta, vem sendo realizada uma pesquisa que procura associar a modelagem numérica com a análise experimental de forma a identificar as características do escoamento e possibilitar o desenvolvimento de soluções que evitem danos à estrutura, uma vez que as mesmas estão submetidas a fenômenos hidráulicos nocivos. Neste trabalho, são apresentados alguns resultados obtidos nas simulações numéricas do escoamento através de uma comporta segmento invertida. Foram estudados casos em regime de escoamento permanente para diferentes vazões volumétricas e percentuais de abertura da comporta. Os resultados numéricos de pressões médias na base e no teto do conduto a jusante da comporta são comparados com os resultados obtidos no modelo experimental, apresentando boa concordância entre si.Palavras-chave: eclusas de navegação, comporta segmento invertida, simulação numérica, CFX

Método de previsão de pressões extremas para o ressalto hidráulico a jusante de um vertedouro de baixa queda

Extreme pressures in the hydraulic jump are associated with risk of damage to the flow discharge system of dams by a series of mechanisms. Therefore, understanding and predicting these efforts are crucial for the safe and economical design of discharge systems. Thus, this paper aims to validate an existing pressure forecasting methodology for estimating the extreme pressure in the hydraulic jump with low Froude number (below 4.5). Results have shown that the method may be used for this situation on a preliminary basis. Further studies are recommended to refine the technique and to achieve results that are more precise.Pressões extremas no ressalto hidráulico são associadas a riscos de danos no sistema extravasor de barragens por uma série de mecanismos. Assim sendo, o entendimento e a previsão destes esforços são cruciais para o dimensionamento seguro e econômico de sistemas extravasores. Este trabalho visa validar um método existente de previsão de pressões para a estimativa de pressões extremas em ressaltos hidráulicos com baixo número de Froude (abaixo de 4,5). Os resultados indicam que o método pode ser empregado para esta situação de forma preliminar. Recomenda-se que outros estudos sejam feitos para refinar a técnica e para que resultados mais precisos sejam obtidos

Análise comparativa de escoamentos sobre vertedouros em degraus

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Estudo comparativo do escoamento em diferentes tipos de escadas de peixe

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Determinação analítica da linha de separação de escoamentos para o ressalto hidráulico

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Hydrodynamic pressures on a stepped spillway with an aerator system subjected to different air flow rates

Aerator systems promote additional insertion of air into the flow and can reduce the risk of cavitation and consequent damage to hydraulic structures. This work analyzes the hydrodynamic pressures on the steps of a physical model (with a chute inclination of 53.13º) subjected to different aeration conditions. When comparing the results with different air intake coefficients in the flow, it was concluded that the incorporation of air does not change in a generalized way all the statistical parameters associated with hydrodynamic pressures on the steps. However, with the insertion of air in the flow, there was an increase in the minimum pressure values measured in the region of the jet impact and downstream. Empirical equations for predicting the distribution of pressures on the steps under induced aeration conditions were proposed, valid for structures whose ratio between the height of the deflector and the height of the steps is equal to 0.167, with an aerator system installed at the beginning of the stepped chute.Sistemas aeradores promovem a inserção adicional de ar no escoamento e podem reduzir a chance de ocorrência de cavitação e consequentes danos nas estruturas hidráulicas. Este trabalho analisa as pressões hidrodinâmicas sobre os degraus de um modelo físico (com inclinação de calha de 53,13º) submetido a diferentes condições de aeração. Comparando-se os resultados com diferentes coeficientes de entrada de ar no escoamento, concluiu-se que a incorporação de ar não altera de forma generalizada todos os parâmetros estatísticos associados às pressões hidrodinâmicas sobre os degraus. Contudo, com a inserção de ar no escoamento, observou-se aumento nos valores mínimos de pressão medidos na região do impacto do jato e logo a jusante. Propõe-se equações empíricas para previsão da distribuição das pressões nos degraus nas condições de aeração induzida, válidas para estruturas cuja razão entre a altura do defletor e a altura dos degraus é igual a 0.167, com sistema aerador instalado no início da calha em degraus

Pressões turbulentas na posição de flutuação de pressão máxima em bacias de dissipação por ressalto hidráulico

Turbulent flow is responsible for a significant portion of damages and failures in dams. This paper sought to introduce novel approaches to the estimation of typical parameters used in the design of stilling basins. The standard deviations of pressure samples of 24 hydraulic jumps were analysed throughout the stilling basin longitudinal centreline, and the positions of maximum pressure fluctuation were identified. Next, mean and extreme pressures occurring at this position were calculated. Finally, these parameters were plotted against the inflow Froude number and curves were adjusted to the data. The position where maximum turbulence of undular, weak and oscillating jumps occurs varies according to the Froude number. Steady and strong jumps are more likely to induce negative pressures on the stilling basin. The findings of this paper broaden the knowledge on which regions of the stilling basin must receive special attention, and on how to minimize the chances of damages.O escoamento turbulento é responsável por diversos danos e falhas nas barragens. Neste artigo, introduz-se uma abordagem para estimar parâmetros característicos do dimensionamento de bacias de dissipação. Os desvios padrão das amostras de pressão de 24 ressaltos hidráulicos foram analisados em todo o eixo longitudinal da bacia de dissipação, e as posições de flutuação de pressão máxima foram identificadas. Em seguida, foram calculadas as pressões médias e extremas que ocorrem nesta posição. Finalmente, estes parâmetros foram plotados em relação ao número de Froude incidente e foram ajustadas curvas aos dados. A posição onde ocorre a máxima turbulência de ressaltos ondulados, fracos e oscilantes varia de acordo com o número de Froude. Ressaltos firmes e fortes são mais propensos a gerarem pressões negativas na bacia de dissipação. As conclusões ampliam o conhecimento sobre quais regiões da bacia de dissipação devem receber atenção especial e como minimizar as chances de danos