Este trabalho propõe uma soleira assimétrica elíptica-circular com apenas dois pontos de descontinuidade, com parâmetros geométrico associados à vazão específica de projeto, com possibilidade de padronização e cujas características hidráulicas (linha d´água, pressões, coeficiente de vazão) podem ser determinadas teoricamente. Um sistema de equações diferenciais parciais permite o desenvolvimento de um modelo computacional para determinação dos valores teóricos dessas características. A validação dos valores teóricos das características hidráulicas da soleira por um modelo computacional foi realizada com a confrontação desses mesmos valores obtidos em um modelo físico, permitindo a comparação de pressões, linha d´água, coeficiente de vazão e profundidade crítica. / In this work is proposed an asymmetrical (elliptical-circular) weir with two points of discontinuity only, with geometrical parameters associated to the specific design discharge, allowing the standardization, and whose hydraulic characteristics (water profile, pressures and discharge coefficient) may be theoretically determinate. Their hydraulic characteristics, developed by a system of partial differential equations, system allowing the development of a computational model to determine the theoretical values of the weir hydraulic characteristics. The validation of these theoretical values of the weir hydraulic characteristics, obtained by a computational model, was made by the comparison between the values of water profile, pressures, discharge coefficient and critical depth obtained by the theoretical model and the values obtained by the physical model.

Este trabalho propõe uma soleira assimétrica elíptica-circular com apenas dois pontos de descontinuidade, com parâmetros geométrico associados à vazão específica de projeto, com possibilidade de padronização e cujas características hidráulicas (linha d´água, pressões, coeficiente de vazão) podem ser determinadas teoricamente. Um sistema de equações diferenciais parciais permite o desenvolvimento de um modelo computacional para determinação dos valores teóricos dessas características. A validação dos valores teóricos das características hidráulicas da soleira por um modelo computacional foi realizada com a confrontação desses mesmos valores obtidos em um modelo físico, permitindo a comparação de pressões, linha d´água, coeficiente de vazão e profundidade crítica. / In this work is proposed an asymmetrical (elliptical-circular) weir with two points of discontinuity only, with geometrical parameters associated to the specific design discharge, allowing the standardization, and whose hydraulic characteristics (water profile, pressures and discharge coefficient) may be theoretically determinate. Their hydraulic characteristics, developed by a system of partial differential equations, system allowing the development of a computational model to determine the theoretical values of the weir hydraulic characteristics. The validation of these theoretical values of the weir hydraulic characteristics, obtained by a computational model, was made by the comparison between the values of water profile, pressures, discharge coefficient and critical depth obtained by the theoretical model and the values obtained by the physical model.

Os vertedores são estruturas hidráulicas de suma importância no controle de escoamento e também para medição de vazões. Estas estruturas são amplamente utilizadas em aproveitamento múltiplos principalmente como controle de vazão. Neste trabalho é apresentado um histórico dos estudos elaborados para vertedores, demonstrando as principais características entre cada estudo.Também são apresentados os resultados obtidos através dos cálculos de linha d\'água é pressão utilizando as equações para superfícies de fundo curvo para um perfil segundo o equacionamento de Creager e o perfil Cossenoidal proposto por este trabalho. O escoamento realizado em um perfil Cossenoidal apresenta um comportamento muito semelhante ao escoamento realizado em um perfil do tipo Creager. Com a utilização do perfil Cossenoidal foi possível realizar a coincidência de raio de curvatura no trecho da crista onde o raio de curvatura do perfil Cossenoidal ajustado a um perfil do tipo Creager, apresentou o mesmo valor para o raio de curvatura para uma elipse proposta por Maynord modificado por este trabalho. Os resultados de linha d\'água e pressão foram bons e satisfatórios muito semelhantes aos valores já apresentados pelas soleiras convencionais (Creager e Maynord). / The spillways are hydraulic structures very important in the control flow and for measuring flow rates. These structures are widely used mainly for multiple use flow control. This work presents a history of the studies prepared for spillways, showing the main features of each study. It is intended to study a cosinusoidal profile through a mathematical model seeking to obtain satisfactory answers to the water lines and pressure for the studied profile. Showing the results obtained through the water level and pressure calculations, using the equations for curve surface for a Creager\'s profile and Cossenoidal\'s profile suggest in this work. The flow realized in a Cossenoidal\'s profile show a behavior similar at the flow realized in a Creager\'s profile. The utilization of the Cossenoidal\'s profile was possible to realize the coincidence of the curvature radius in the crest between Cossenoidal\'s profile and Maynord Modified ellipse, and this profile was adjusted with a Creager\'s profile and Maynord\'s ellipse. The results of water level and pressure showed goods and satisfactory, very similar with the values showed in other studies for a conventional weirs (Creager and Maynord).

Os vertedores são estruturas hidráulicas de suma importância no controle de escoamento e também para medição de vazões. Estas estruturas são amplamente utilizadas em aproveitamento múltiplos principalmente como controle de vazão. Neste trabalho é apresentado um histórico dos estudos elaborados para vertedores, demonstrando as principais características entre cada estudo.Também são apresentados os resultados obtidos através dos cálculos de linha d\'água é pressão utilizando as equações para superfícies de fundo curvo para um perfil segundo o equacionamento de Creager e o perfil Cossenoidal proposto por este trabalho. O escoamento realizado em um perfil Cossenoidal apresenta um comportamento muito semelhante ao escoamento realizado em um perfil do tipo Creager. Com a utilização do perfil Cossenoidal foi possível realizar a coincidência de raio de curvatura no trecho da crista onde o raio de curvatura do perfil Cossenoidal ajustado a um perfil do tipo Creager, apresentou o mesmo valor para o raio de curvatura para uma elipse proposta por Maynord modificado por este trabalho. Os resultados de linha d\'água e pressão foram bons e satisfatórios muito semelhantes aos valores já apresentados pelas soleiras convencionais (Creager e Maynord). / The spillways are hydraulic structures very important in the control flow and for measuring flow rates. These structures are widely used mainly for multiple use flow control. This work presents a history of the studies prepared for spillways, showing the main features of each study. It is intended to study a cosinusoidal profile through a mathematical model seeking to obtain satisfactory answers to the water lines and pressure for the studied profile. Showing the results obtained through the water level and pressure calculations, using the equations for curve surface for a Creager\'s profile and Cossenoidal\'s profile suggest in this work. The flow realized in a Cossenoidal\'s profile show a behavior similar at the flow realized in a Creager\'s profile. The utilization of the Cossenoidal\'s profile was possible to realize the coincidence of the curvature radius in the crest between Cossenoidal\'s profile and Maynord Modified ellipse, and this profile was adjusted with a Creager\'s profile and Maynord\'s ellipse. The results of water level and pressure showed goods and satisfactory, very similar with the values showed in other studies for a conventional weirs (Creager and Maynord).

A soleira lateral desempenha um papel importante nos reservatórios de detenção/ retenção (off-line), atuando na captação das vazões afluentes e evitando possíveis enchentes, problema em destaque nos períodos chuvosos das principais capitais brasileiras. Um melhor entendimento do seu comportamento hidráulico possibilitará o desenvolvimento de estruturas laterais mais eficientes. O presente trabalho tem como objetivo criar um modelo da soleira lateral através da tecnologia CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional) e validá-lo através de experimentos em modelo reduzido do Laboratório de Hidráulica da Escola Politécnica da USP. A partir disso, explorar as características hidráulicas do modelo de CFD, como o comportamento dos níveis dágua e a distribuição de velocidades. No estudo da validação estudaram-se três tipos de refinamento de malhas e três modelos de turbulência (k-, k- (RNG) e SST k-). O modelo computacional validado é composto pela malha 3, com um refinamento cerca de 342000 elementos (hexaédricos predominante), e o modelo de turbulência k- (RNG), que apresentaram a maior precisão dos resultados. A análise da distribuição de velocidades possibilitou visualizar uma região de mínima velocidade abaixo da soleira lateral, e também quantificar uma região de baixas velocidades no início da soleira, onde é pequena a eficiência das vazões escoadas. Através do comportamento da superfície dágua foi possível visualizar a região de influência do dispositivo lateral no canal principal. A comparação do coeficiente de descarga do modelo de CFD com trabalhos de outros pesquisadores, um nacional e outro internacional, mostrou a representatividade do modelo criado para condições diferentes. A ferramenta CFD é promissora para o estudo de estruturas hidráulicas, contribuindo para o seu desenvolvimento e aperfeiçoamento. / The side weir plays an important role in the detention / retention tanks (off-line), operating in the uptake of water inflow and preventing possible flooding, which is a highlighted problem on rainy periods of the main Brazilian capitals. A better understanding of the hydraulic behavior allows the development of more efficient lateral structures. This work aims at creating a model of the side weir through CFD technology (Computational Fluid Dynamics) and validating it through experiments on a reduced model of the Laboratório de Hidráulica da Escola Politécnica da USP. Thereafter, explore the hydraulic characteristics of the CFD model, like the behavior of water levels and the velocity distribution. In the validation study, three types of mesh refinement and three turbulence models were studied (k-, k- (RNG) and SST k-). The computational model is validated by the composite mesh 3 with a refinement about 342,000 elements (hexahedral predominant), and the turbulence model k- (RNG), which had the highest precision of results. Analysis of the velocities distribution allowed us to visualize a region of minimum velocity below the side weir, and also to quantify a region of low velocities at the beginning of the weir, where the efficiency of overflows is small. Through water surface behavior it was possible to visualize the influence region of the side device in the main channel. A comparison of discharge coefficient of the CFD model between other works (one national and the other one international) showed the representativeness of the model created for different conditions. The CFD is a promising tool for the study of hydraulic structures, contributing to its development and improvement.

A soleira lateral desempenha um papel importante nos reservatórios de detenção/ retenção (off-line), atuando na captação das vazões afluentes e evitando possíveis enchentes, problema em destaque nos períodos chuvosos das principais capitais brasileiras. Um melhor entendimento do seu comportamento hidráulico possibilitará o desenvolvimento de estruturas laterais mais eficientes. O presente trabalho tem como objetivo criar um modelo da soleira lateral através da tecnologia CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional) e validá-lo através de experimentos em modelo reduzido do Laboratório de Hidráulica da Escola Politécnica da USP. A partir disso, explorar as características hidráulicas do modelo de CFD, como o comportamento dos níveis dágua e a distribuição de velocidades. No estudo da validação estudaram-se três tipos de refinamento de malhas e três modelos de turbulência (k-, k- (RNG) e SST k-). O modelo computacional validado é composto pela malha 3, com um refinamento cerca de 342000 elementos (hexaédricos predominante), e o modelo de turbulência k- (RNG), que apresentaram a maior precisão dos resultados. A análise da distribuição de velocidades possibilitou visualizar uma região de mínima velocidade abaixo da soleira lateral, e também quantificar uma região de baixas velocidades no início da soleira, onde é pequena a eficiência das vazões escoadas. Através do comportamento da superfície dágua foi possível visualizar a região de influência do dispositivo lateral no canal principal. A comparação do coeficiente de descarga do modelo de CFD com trabalhos de outros pesquisadores, um nacional e outro internacional, mostrou a representatividade do modelo criado para condições diferentes. A ferramenta CFD é promissora para o estudo de estruturas hidráulicas, contribuindo para o seu desenvolvimento e aperfeiçoamento. / The side weir plays an important role in the detention / retention tanks (off-line), operating in the uptake of water inflow and preventing possible flooding, which is a highlighted problem on rainy periods of the main Brazilian capitals. A better understanding of the hydraulic behavior allows the development of more efficient lateral structures. This work aims at creating a model of the side weir through CFD technology (Computational Fluid Dynamics) and validating it through experiments on a reduced model of the Laboratório de Hidráulica da Escola Politécnica da USP. Thereafter, explore the hydraulic characteristics of the CFD model, like the behavior of water levels and the velocity distribution. In the validation study, three types of mesh refinement and three turbulence models were studied (k-, k- (RNG) and SST k-). The computational model is validated by the composite mesh 3 with a refinement about 342,000 elements (hexahedral predominant), and the turbulence model k- (RNG), which had the highest precision of results. Analysis of the velocities distribution allowed us to visualize a region of minimum velocity below the side weir, and also to quantify a region of low velocities at the beginning of the weir, where the efficiency of overflows is small. Through water surface behavior it was possible to visualize the influence region of the side device in the main channel. A comparison of discharge coefficient of the CFD model between other works (one national and the other one international) showed the representativeness of the model created for different conditions. The CFD is a promising tool for the study of hydraulic structures, contributing to its development and improvement.