Escoamentos do tipo quedas sucessivas sem formação de ressalto hidráulico em canais com o fundo em degraus: simulação e metodologia para o pré-dimensionamento - França, Thaise Ithana de Souza (2021)
Os canais com o fundo em degraus são importantes estruturas hidráulicas empregadas como parte de sistemas extravasores de barragens, sistemas de drenagem, canais para transposição de peixes, entre outros usos. Conhecer as características dos possíveis escoamentos em tais estruturas é essencial para elaboração de projetos. Neste trabalho foi estudado numericamente o escoamento do tipo quedas sucessivas sem formação de ressalto hidráulico em canais com fundos em degraus, empregando o modelo multifásico não homogêneo e o modelo de turbulência k- ɛ, com o propósito de calcular a altura de escoamento e apresentar metodologias para o pré-dimensionamento. A partir dos resultados obtidos nas sete simulações numéricas realizadas, com s/l entre 0,0594 e 0,80, onde s é altura e l o comprimento dos degraus, foram analisados os perfis da superfície livre, as alturas de escoamento e os campos de velocidade ao longo dos canais em degraus. As alturas de escoamento ao longo dos canais em degraus apresentaram comportamento decrescente a partir do nível crítico, tendendo ao regime quase-uniforme. Com base em tal distribuição, propõe-se um modelo simplificado para o cálculo das alturas de escoamento e energia dissipada ao longo do canal em degraus. Foi desenvolvida também uma formulação adimensional simplificada para o cálculo do comprimento de bacias de dissipação por ressalto hidráulico e determinação da respectiva cota de fundo. As comparações realizadas entre as soluções numéricas e os dados experimentais indicaram haver aderência entre as metodologias. Do mesmo modo, as formulações propostas, quando comparadas aos dados experimentais, apresentaram aderência com desvios menores que 7% para a maior parte dos dados referentes à energia dissipada. Considerando a metodologia para o pré-dimensionamento de bacias de dissipação, os desvios resultaram ainda menores.