Modelagem Hidráulica Tridimensional - BVP Geotecnia e Hidrotecnia
Modelagem Hidráulica Tridimensional
A BVP atua com modelagens hidráulicas computacionais, de forma a subsidiar a elaboração dos projetos de novas estruturas, analisar o desempenho e as condições de operação de estruturas e sistemas existentes e desenvolver soluções para diversos problemas de engenharia.
Um desafio atual é a modelação de fluxos tridimensionais de grande complexidade, por meio de modelos CFD (dinâmica de fluidos computacionais), onde a BVP tem utilizado o software FLOW 3D®, desenvolvido pela companhia Flow Science Inc..
Em estudo recente, uma galeria de drenagem sob uma barragem, alvo de um projeto de reforço estrutural que ocasionaria a redução de sua seção hidráulica, foi avaliada a pedido do cliente, para se estabelecer as condições de funcionamento hidráulico e de segurança na operação (Figura 1). Era necessário avaliar se a vazão de projeto seria comportada pela nova seção geométrica, assim como avaliar o fluxo ao longo da galeria e suas variáveis hidráulicas.
Figura 1: Perfil esquemático da galeria de drenagem e de sua solução de reforço em estudo.
A partir das simulações em modelo CFD e das análises realizadas, foi possível: obter as curvas de descarga da estrutura existente e de seu reforço projetado (Figura 2), entender as variações de velocidade e de pressão (Figura 3 à Figura 5) no escoamento ao longo da estrutura, para a condição atual da galeria e condição reforçada desta, propiciando à BVP avaliar a segurança hidráulica e permitindo ao cliente tomar decisão sobre a solução de reforço considerada.
Figura 2: Curvas de descarga teórica versus simulada em escoamento tridimensional.
Figura 3: Galeria existente – Distribuição de velocidades para o cenário 1 de simulação.
Figura 4: Galeria reforçada – Perfil da linha d'água e velocidade do fluxo.
Figura 5 – (a) Variação da velocidade e (b) variação da pressão no interior da torre de tomada d'água a montante da galeria, para dois cenários de simulação distintos