Orientadores: Secundino Soares Filho, Anibal Tavares de Azevedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:42:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_LeonardoSilveiradeAlbuquerque_D.pdf: 6848439 bytes, checksum: 571d1bf94d7ca9389709c2739e41339a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A otimização determinística da operação de médio prazo de sistemas hidrotérmicos de potência é um problema não-linear de grande porte. Neste trabalho, ele é resolvido com a devida consideração das restrições de fluxo de intercâmbio energético entre os subsistemas em um único modelo. Para tanto, fez-se necessária a representação explícita do balanço energético, definido como a soma das gerações hidro e termelétrica e do intercâmbio líquido, tal que a demanda de carga seja atendida. As dificuldades algébricas e computacionais impostas pela formulação do problema são contornadas por meio de um método de pontos interiores primal-dual não-linear. Nele, é empregada busca unidimensional com filtro que, dada a implementação proposta, apesar de não garantir convergência global, mostrou-se eficaz em todas as instâncias de testes numéricos realizados, dispensando o uso de funções de mérito. A estrutura esparsa bloco-diagonal das restrições do problema é explorada com vistas à obtenção de melhor desempenho computacional. Resultados dos estudos de caso numéricos para dados reais do sistema elétrico brasileiro sob diferentes configurações são apresentados. / Abstract: This work presents the solution of the medium-term operation scheduling problem for hydrothermal power systems, a complex large-scale nonlinear problem, with consideration of power exchange between interconnected systems. This required the need to explicitly represent the power balance nonlinear equations, defined as the sum of hydro and thermal outputs, and net power imports such that load demand is attained. Algebraic and computational difficulties arisen by the problem formulation are overcome by the use of a nonlinear primal-dual interior-point line search filter method. A line search filter procedure is chosen for these are known to generally outperform penalty merit functions. Although the implementation proposed herein does not guarantee global convergence, it has shown to be very efficient for all numerical tests performed. In addition, the problem's block-constraint structure is exploited for means of improved computational efficiency. Results for diverse numerical tests applied to the Brazilian power system are shown. / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

O estudo de inventário tem por objetivo estimar o potencial hidroelétrico de rios ou bacias, analisando várias alternativas propostas de partição de quedas, sendo que cada alternativa contém um conjunto de aproveitamentos hidroelétricos. Essas alternativas são então estudadas individualmente para definição da alternativa ótima, ou seja, a que tem melhor custo beneficio e ao mesmo tempo cause menos danos ambientais. Para essa análise necessitamos calcular a potência de cada aproveitamento específico, assim como a energia gerada, para isso então precisamos conhecer a vazão do rio em estudo, no local desses aproveitamentos. Como a vazão dos rios varia com o tempo, pois depende de variáveis como clima, geologia dos solos, desmatamento, entre outras, se recomenda usar nos cálculos séries longas de vazões médias com no mínimo 30 anos de dados, o problema é que em muitos casos não temos essas séries ou temos séries menores e incompletas, nesse caso então necessitamos estimar os valores ausentes e ruidosos utilizando os dados de estações fluviométricas próximas, para depois transportá-las para o aproveitamento em estudo, para isso utilizamos de técnicas estatísticas de correlação. A ideia nesse trabalho é de utilizarmos redes neurais artificiais ao invés das técnicas convencionais e comparar os resultados obtidos. / The inventory study aims to estimate the hydropower potential of rivers or basins, analyzing several alternative proposals for partition of falls, each of which contains a set of alternative hydroelectric developments. These alternatives are then individually analyzed to define the optimal alternative, namely that which has the best cost benefit while causing less environmental damage. For this analysis we need to calculate the power of each specific use, as well as the energy generated for that then we need to know the flow of the river under study, the location of these usages. As the river flow varies with time because it depends on variables such as climate, geology, soils, deforestation, among others, we recommend using the long series of calculations mean flow at least 30 years of data, the problem is that in many cases we do not have these series or have smaller and incomplete series, in this case then we need to estimate the missing values and noisy data using next gauged stations, and then transport them to use in the study, for this we use statistical correlation techniques. The idea is that we use work instead of the conventional Artificial Neural Network techniques and compare the results.

O presente estudo aborda a importante questão ambiental, muito discutida nos tempos atuais. O eixo de discussão enfatiza o contexto do impacto sócio-ambiental e sua previsão quanto às fases de realização e operação de empreendimentos hidroelétricos. O direcionamento da discussão trata, dentre outras circunstâncias, do entorno da barragem hidrelétrica Xingó passível de conseqüências, como o município de Porto da Folha/SE à margem do rio São Francisco. Para melhor contextualizar o episódio, versa-se, inicialmente, da geo-história e da natureza do lugar descrevendo-as de forma a evidenciar importantes ocorrências desde denominações local e regional até o espaço físico no ciclo do arroz. Depois, destaca-se a dinâmica natural na abordagem dos aspectos físico-naturais em conjunto com a dinâmica fluvial do São Francisco. O ciclo da cultura de arroz, quando e como das cheias e vazantes, engendrava o modo da comunidade ribeirinha sobreviver, assim, resultando a relação homem-natureza no lugar. Além disso, salienta-se a ligação dos traços culturais locais com o ciclo do arroz. Por fim, analisando o poder do Estado, no sistema democrático, foi avaliado o conjunto de ações governamentais em termos de efetividade e eficácia. Tal avaliação abrange tanto as políticas de mitigação dos impactos causados pelo controle de vazão do rio quanto a fiscalização sobre o sistema de meação. / This study is about the important environmental issue widely discussed in recent times. The central part of the discussion emphasizes on the context of the socioenvironmental impact and the forecasting regarding the realization and operation steps of hydroelectric developments. The direction of the discussion is about, amongst other circumstances, the surroundings of the Xingó hydroelectric plant passive of consequences, such as the city of Porto da Folha/SE located by the banks of the river São Francisco. To better contextualize the episode, the study initially refers to geo-history and the natural aspects of the place, describing them in a way to highlight important events, from local and regional denominations to the physical space in the rice cycle. Afterwards, the natural dynamics is highlighted in the discussion of physic-natural aspects along with the flow dynamics of the river São Francisco. The rice cycle, when and how the level of the river was high or there was flooding formed the way the riverside population survived, eventually resulting in the mannature relation in that place. Furthermore, it emphasizes on the connection between the local cultural aspects with the rice cycle. In the end, by analyzing the power of the state in the democratic system, it was evaluated the collection of governmental actions in terms of efficiency and effectiveness. Such evaluation includes from mitigation policies of the impacts caused by the flooding control to the supervision of halving system.

Estudo experimental sobre a alterabilidade de basaltos das fundações da Usina Hidrelétrica de Três Irmãos constou da execução de ensaios de alteração, por ciclos de saturação e secagem, e de abrasão \"Los Angeles\" efetuados após ensaios de alteração. O ensaio de abrasão \"Los Angeles\" foi adotado como parâmetro mecânico auxiliar na quantificação da desagregação. Análises granulométricas também foram utilizadas com o mesmo objetivo. Foram executados, ainda, ensaios físico-mecânicos e análises petrográficas para a caracterização tecnológica das amostras. A distribuição dos valores de perda de massa por alteração e por abrasão, em função do tempo (ciclos), e as distribuições granulométricas apresentadas após esses ensaios, permitiram avaliar com clareza a desagregabilidade das amostras. Aos resultados das perdas de massa por alteração e por abrasão foram aplicados critérios de cálculo sugeridos por diferentes autores, para fixar índices de alterabilidade de rochas. Os índices adotados permitiram estabelecer a seqüência de alterabilidade dos basaltos estudados. A partir dos resultados obtidos no estudo, foi possível, ainda, estabelecer uma proposta de procedimento para avaliar a alterabilidade de rochas, com contribuição para normalização de ensaios de alteração. / An experimental study on the alterability of basalts from Três Irmãos Hydroelectric Dam foundation was performed by means of alteration test, and \"Los Angeles\" abrasion tests carried out after the samples have been submitted to alteration test. L.A. test was adopted as a mechanical parameter in order to quantify the disaggregation. Grain size analyses were also used as a complementary quantification form. Additionally, some physico-mechanical standard tests and petrographical analyses were done for the technological characterization of the various samples. The distribution of values of mass loss due to alteration and abrasion, with the time (cicles), and the grain size distribution presented, after those tests, allowed the evaluation of disaggregation of the studied samples. Several criteria of calculations, as suggested by different authors, were used to define alterability indexes. The indexes adopted allowed to evaluate properly the alterability of the studied basaltic rocks. The results here obtained provided conditions to stablish a proposition of a standard procedure to evaluate rock alterability through experimental tests.

Tipos litológicos basálticos provenientes do maciço de fundação da UHE Canoas I foram submetidas a ensaios de caracterização tecnológica com o propósito do seu emprego como material de construção. Foram determinados os valores dos índices físicos (massa específica, porosidade, absorção d\'água), da velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas e efetuados ensaios de compressão uniaxial e diametral, entre outros, além de análises petrográficas. Executaram-se, também, ensaios de alterabilidade acelerada (água-estufa, imersão em etileno-glicol) e de alterabilidade natural, tanto em fragmentos de rocha como em testemunhos de sondagens rotativas. São descritos em maior detalhe, os procedimentos utilizados para a realização do ensaio de alterabilidade natural em testemunhos de sondagens rotativas. Analisa-se a influência de uma feição geológica (caixa de falha com cerca de 10 m de espessura e 20º de ângulo de mergulho), presente na fundação, nas propriedades tecnológicas dos tipos litológicos por ela interceptados. São indicados os tipos litológicos selecionados para a utilização como material de construção. / Basaltic litotypes from the rock mass foundation of Canoas I Hydroelectric Power Plant were submitted to technological characterization tests, in order to verify their suitability as construction material. Physical and mechanical properties (density, porosity, water absorption, ultrasonic velocity, compressive and splitting tensile strength, among others) were determined, besides petrographic analyses. Weatherability tests were also performed, not only through wetting-drying cycles and by immersion in ethylene glycol but by outdoor exposure as well, using crushed and core drilled specimens. Detailed procedures for the weatherability test using core specimens from rotary drilling are given. It is analysed the influence of a geological feature (fault zone, about 10 meters thick and 20 degrees dip), that occurs in the rock mass foundation, on the technological properties of these rocks. Basaltic litotypes selected as construction material are then pointed out.

Orientador: Paulo Sergio Franco Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:51:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FreitasFilho_ItaloTadeudeCarvalho_M.pdf: 5022061 bytes, checksum: 47deab221cec3de1cda8326f13e3e7ef (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os agentes reguladores do setor elétrico brasileiro têm como requisito básico garan-tir o adequado balanço entre oferta e demanda com o melhor preço da energia por meio de negócios sustentáveis. Por outro lado, o mercado, cada vez mais exigente e competitivo, em que a busca pela disponibilidade e preço da energia são fatores decisórios tanto para grandes quanto para pequenos consumidores, faz que os investidores busquem a gestão ótima dos riscos operacionais visando garantir os retornos do capital investido. Para tanto, uma metodologia de gestão de ativos físicos é essencial ao bom desempenho financeiro das empresas de geração de energia no Brasil, pois uma má estratégia de gestão de ativos pode acarretar prejuízos consideráveis, tanto para o empreendedor quanto para o sistema elétrico nacional. Esta pesquisa propõe a identificação de requisitos básicos para gestão ótima dos ativos, por meio da avaliação dos riscos operacionais considerando as várias dimensões que afetam uma empresa de geração de grande porte, atualmente com projetos em diferentes estágios do ciclo de vida. Foi feita uma análise de indicadores de desempenho e a identificação dos modos de falhas, e respectivas causas mais comuns que afetam as características de seus ativos em determinadas etapas dos ciclos de vida. A proposta foi criar subsídios à elaboração de uma metodologia para otimização dos conflitos de prioridades entre a utilização e cuidado com os ativos, desempenho de curto e longo prazo, entre investimento de capital, custos de operação e riscos, como forma de melhorar o desempenho da empresa / Abstract: To ensure the proper balance between supply and demand with best energy price through sustainable business, are considered as basic requirements for the electricity sector regulators, on the other hand, a market increasingly demanding and competitive, where the search for availability and price of energy are decisive factors for both large and small consumers, drive the investors to seek an optimal management of operational risks to ensure the returns on invested capital, to this end, a methodology for managing physical assets is essential for the power generation companies in Brazil to guarantee a good financial performance, an inadequate asset management strategy can cause some negative effect to the national electricity grid as well. This research aims to identify, through an operational risk assessment a basics requirements for an optimum asset management, considering various dimensions, that affect a generation company with large scale projects, currently in various stages of the their life cycle, through the analyses of their performance indicators and identifying causes and most common failures modes that affect the characteristics of its assets in certain stages of life cycles, to support the development of a methodology to optimize the prioritizations conflicts between the use and care of assets, short-term and long term performance, capital investment, operating costs and risks, with the objective to increase the company performance / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Antonio Carlos Zuffo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-23T22:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RibeiroJunior_LeopoldoUberto_D.pdf: 7603056 bytes, checksum: 74ce20bf0fd942a64b1199863b05ffc9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As pesquisas referentes às mudanças do clima são de extrema relevância para a sociedade; contudo, vêm resultando em divergências no meio científico e o tema necessita de mais estudos. Caso as projeções do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), que apontam para mudanças futuras do ambiente sejam verificadas, as consequências para as atividades humanas devem se manifestar de diversas formas. No Brasil, a hidroeletricidade é a principal fonte da matriz energética, e com a perspectiva de alterações do clima, os conflitos pelo uso da água nos reservatórios podem se acentuar. Dessa forma, analisa-se o possível impacto das mudanças climáticas sobre a Usina Hidrelétrica de Furnas e propõe-se uma abordagem metodológica para mitigação dos conflitos. Como o estudo do comportamento hídrico é fundamental para a eficiência do sistema de gestão, foi realizada análise de tendência temporal das variáveis precipitação e vazão, com base nos registros históricos por meio de sete testes não paramétricos. Diversos critérios restringiram a análise a 15% do total de postos pluviométricos na bacia, o que representa a deficiência do sistema de coleta, tratamento e gerenciamento dos dados, sendo que em 40% das estações avaliadas, as alterações foram significativas; contudo, as distribuições do número de dias chuvosos se mantiveram inalteradas. Em relação aos dados fluviométricos, foram identificadas tendências de aumento não significativas. Para estimativa da disponibilidade hídrica futura, foi utilizado o modelo hidrológico chuva-vazão MGB, que obteve bom ajuste e calibração em relação aos dados observados. A fim de alimentar o MGB, foram utilizados dados do modelo atmosférico global HadCM3; no entanto, o modelo possui limitações devido à alta resolução e custo computacional. Para contornar essa limitação, foi utilizada a técnica do "downscaling" para melhor representação dos processos físicos locais, por meio do modelo regional Eta desenvolvido pelo INPE. Foram projetados cenários por meio de seis variáveis climatológicas de quatro membros, sendo o cenário "medium" o mais restritivo, dentro dos parâmetros do cenário A1B do IPCC, que foram bem ajustados para prever condições futuras, no período 2011 - 2099. Caso os cenários do Eta se verifiquem e a produção de energia de Furnas se mantenha próximo dos registros históricos, o reservatório pode esvaziar-se intensamente devido a uma estiagem prolongada. Assim, buscou-se o aprimoramento de uma metodologia para que as os aproveitamentos hidrelétricos venham atender tanto a produção de energia como a necessidade da comunidade ribeirinha e de jusante. Com base nos dados históricos da operação, prosseguiu-se para fixação da duração e frequência de transgressão de referência, com base na cota 762 m, sendo determinado como condição ideal para um período de cinco anos que o reservatório deva ficar apenas dois ciclos distribuídos em 15 meses abaixo deste nível, que pode ser alcançado com adoção de uma regra operativa por meio do armazenamento de um percentual da vazão afluente planejada para o mês subsequente, sempre que as condições de frequência e duração não sejam atingidas. Como resultado, verifica-se a possibilidade de uso integrado mais eficiente, embora o efeito sobre o Sistema Interligado Nacional não tenha sido analisado / Abstract: The research related to climate change are very important to society; however, has resulted in differences in the scientific community and the topic requires further studies. If the projections of the Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC that point for future changes in the environment, the consequences for human activities should manifest itself in many way. In Brazil, hydroelectric power is the greatest of the energy matrix, and with the possibility of climate change conflicts related to the water use in the reservoirs can be accentuated. In This way, were analyzes the potential impact of climate change on Furnas Hydroelectric Power and proposes a methodology to mitigation the conflicts. As the hydrology study is critical to the efficiency of the water management system, analysis trends of precipitation and flow variables, based on historical records using seven non-parametric tests. Some criteria analysis restricted to 15% of all pluviometer in the Furnas basin, which represents the deficiency in the collection, treatment and data management system, and in 40% of the stations evaluated the changes were significant, however the distributions of the number of rainy days remained without changed. In relation to runoff data, trends were identified no significant increase. To estimate future water availability, was used a hydrological rainl-flow model - MGB, which got good adjustment and calibration to the observed data. In order to use the MGB, were used data from HadCM3 global atmospheric model; however, the model has limitations due to the high resolution and computational cost. To work around this limitation, it was used the technique of "downscaling" for better representation of local physical processes, through the regional model Eta developed by INPE. Scenarios were projected through six climatological variables of four members, the "medium" scenario show the most restrictive, within the parameters of the IPCC A1B scenario, which were well adjusted to predict future conditions in the period 2011 - 2099. If the Eta scenarios occur, and the energy production of Furnas remains similar to historical records, the reservoir may empty intensely due to a prolonged drought. Thus, to improve the hydroelectric plants system will be proposed a methodology to consider energy production, such as the need of the riverside community and downstream public. Based on historical data of the operation, was fixed the duration and frequency of transgression of reference, based on 762 m level, being determined as optimal ideal condition for a period of five years that the reservoir should stay only two cycles distributed in 15 months under this level, which the adoption of an operation rule by storing a percentage of the influent flow planned for the following month, whenever the conditions of frequency and duration are not affected. As a result, there is the possibility of integrated use more efficient, although the effect on National Interconnected System has not been analyzed / Doutorado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Emília Pietrafesa de Godoi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Filosofia e Ciências Humanas / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:57:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_HumbertoJoseda_D.pdf: 6518138 bytes, checksum: 73f7ff5f435d88d4e661b1f8a57b3f9f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A energia elétrica está na base do estilo de vida da sociedade atual assumindo papel estratégico nos projetos de desenvolvimento econômico. No Brasil a hidreletricidade é a forma consagrada para a geração de energia elétrica, respondendo por mais de 70% da capacidade de operação. A importância da energia hidrelétrica contrasta com impactos ambientais e sociais que mesmo relativizados em relação a outras fontes de energia como a nuclear ou termelétrica, comprovadamente afetam a vida das comunidades locais e do meio ambiente no sentido amplo. A instalação de cada nova Usina Hidrelétrica de Energia (UHE) acontece através de relações de poder entre agentes sociais com diferentes interesses de acordo com o caso específico, mas, de maneira geral, segundo um processo social amplo que no Brasil ultrapassa um século. Da multiplicidade de agentes e situações, partimos da tese de que a assimetria dessas relações de poder em favor dos empreendedores tende a apontar para a inevitabilidade da instalação dessas obras alheiamente ao posicionamento da população local. O estudo analisa o processo de instalação da UHE Foz do Chapecó, situada no rio Uruguai, entre os municípios de Alpestre (RS) e Águas de Chapecó (SC), este abrigando o canteiro de obras localizado na comunidade de Saltinho do Uruguai, locus empírico da pesquisa que desenvolvemos entre os anos de 2006 e 2011. Considerando o caso segundo um processo social amplo, discutimos a instalação da hidrelétrica sob a luz do conflito entre dois projetos políticos antagônicos, o neoliberal, conduzido pelo empreendedor, e o democrático-participativo, representado principalmente pelo Movimento dos Atingidos por Barragens (MAB). Nesta perspectiva, analisamos uma rede social relacionando diferentes agentes compreendendo desde instituições transnacionais até ribeirinhos que poucas vezes em suas vidas se afastaram da barranca do rio. Esta rede compreende um campo social transpassado por aspectos políticos, jurídicos, econômicos e ambientais, a partir do que se estabelecem os conflitos e alianças entre os múltiplos agentes sociais com interesses variados, onde cada agente utiliza estratégias tendo em vista um ambiente democrático marcado pela tensão entre legalidade e legitimidade, onde o resultado significa a instalação - ou não - de uma hidrelétrica / Abstract: Electrical energy is the basis of the lifestyle of today's society assuming a strategic role in economic development projects. Hydroelectricity in Brazil is the established way to generate electricity, accounting for more than 70% of operating capacity. The importance of hydropower contrasts with environmental and social impacts that even relativized in relation to other energy sources such as nuclear power plant or demonstrably affect the lives of local communities and the environment in the broad sense. The installation of each new Hydroelectric Power (HEP) happens through the power relations between social actors with different interests according to the specific case, but, in general, according to a broad social process that goes beyond a century in Brazil. The multiplicity of actors and situations, we start with the thesis that the asymmetry of these relations of power in favor of entrepreneurs tends to point to the inevitability of the installation of these works unrelated the positioning of the local population. The study analyzes the process of installing the HEP Foz do Chapecó, located on the Uruguay river between the towns of Alpestre (RS) and Águas de Chapecó (SC), this housing the construction site located in the community Saltinho do Uruguai, empirical locus the research that developed between the years 2006 and 2011. Considering the case in a broad social process, we discuss the installation of the dam in light of the conflict between two antagonistic political projects, the neoliberal, led by the entrepreneur, and democratic participation, represented mainly by the Movement of People Affected by Dams (MAB). In this perspective, we analyze a social network connecting different agents including from transnational institutions to riparian few times in their lives away from the riverbank. This network comprises a pierced by the social political, legal, economic and environmental, from settling the conflicts and alliances between multiple social agents with varied interests, where each agent uses strategies aimed at a democratic environment characterized by tension between legality and legitimacy, where the result means the installation - or not - of a hydroelectric / Doutorado / Ciencias Sociais / Doutor em Ciências Sociais

L’aspirateur d’une centrale hydroélectrique est l’organe hydraulique se situant en aval de la roue. Il a une forme divergente afin de récupérer l’énergie cinétique résiduelle en sortie de roue sous forme de pression statique et augmenter ainsi la chute nette de la centrale. Dans le cas des turbines de basse chute de type bulbe, les pertes de charge dans l’aspirateur influencent fortement le rendement global de la centrale. La prédiction correcte de ces pertes de charge au cours du dimensionnement de la turbine représente donc un enjeu majeur. La prédiction numérique des pertes de charge dans l’aspirateur est un réel challenge car l’écoulement dans l’aspirateur est dynamiquement complexe avec des nombres de Reynolds élevés, la présence de swirl et d’un gradient adverse de pression. Ces caractéristiques font que les approches de modélisation classiquement utilisées dans l’industrie sont mises en défaut. L’objectif de ce travail est double : (i) améliorer la prédiction de l’écoulement turbulent dans l’aspirateur en utilisant des approches instationnaires URANS et LES et en portant une attention particulière à la description des conditions d’entrée de l’aspirateur et (ii) réaliser une analyse fine des échanges énergétiques dans l’aspirateur pour mieux comprendre l’origine des pertes de charge. Une condition d’entrée instationnaire représentative de l’écoulement en sortie de roue est élaborée pour ces calculs. Les résultats de simulation sont comparés avec des mesures expérimentales afin d’évaluer la capacité prédictive de chaque approche de modélisation de la turbulence (URANS et LES). Cette étape de validation met en évidence l’importance d’une définition correcte des trois composantes de la vitesse en entrée d’aspirateur. L’influence des conditions aux limites du domaine de calcul, à savoir la rugosité de la paroi et la condition de sortie de l’aspirateur, sur les résultats de simulation est évaluée, notamment dans le cas d’une résolution LES. Grâce à une analyse détaillée du bilan d’énergie cinétique moyenne dans l’aspirateur, les phénomènes hydrodynamiques responsables des pertes de charge sont identifiés. Ceci permet d'analyser en détail les différences de prédiction de pertes de charge entre les calculs URANS et LES et d’identifier les pistes d’amélioration de la prédiction numérique de ces pertes. Enfin, cette analyse permet de comprendre l’évolution des pertes de charge observée entre plusieurs points de fonctionnement de la turbine. / The draft tube of a hydraulic turbine is the turbine element located downstream of the runner. It has a divergent shape in order to convert the residual kinetic energy leaving the runner into pressure and thus increase the effective head of the turbine. The performances of low head bulb turbines are highly influenced by the head losses in the draft tube. The prediction of these head losses in a design process is thereby a major issue. The numerical prediction of the head losses in the draft tube is a real challenge because the flow in the draft tube is dynamically complex with high Reynolds numbers, a swirl and an adverse pressure gradient. These characteristics render conventional industrial approaches not appropriate. The objective of this work is twofold: (i) to improve the numerical prediction of the turbulent flow in the draft tube by using URANS and LES unsteady approaches and paying special attention to the description of the inlet boundary conditions of the draft tube and (ii) to conduct a detailed analysis of the energy transfers in the draft tube in order to better understand the origin of the head losses. An unsteady inlet boundary condition for the simulations reproducing the flow field at the runner outlet is developed. Numerical results are compared to experimental measurements in order to evaluate the predictive capacity of each turbulence modelling approach (URANS and LES). This validation step highlights the importance of defining properly the three velocity components at the draft tube inlet. The influence on the numerical results of boundary conditions of the calculation domain, such as wall roughness and the outlet boundary condition, is evaluated, in particular in case of LES. Thanks to a detailed analysis of the mean kinetic energy balance in the draft tube, the hydrodynamic phenomena responsible for head losses are identified. The head losses prediction differences between URANS and LES are thus analyzed in detail and possible improvements for the head losses prediction are identified. Finally, this analysis enables to understand the head losses evolution observed between several operating points of the turbine.

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