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Previous issue date: 2012 / Nenhuma / Este trabalho apresenta um estudo de comportamento fluidodinâmico na operação de válvula do tipo segmento invertida, utilizadas em sistemas de enchimento e esvaziamento de navegação de eclusas. Nesta pesquisa é verificada a influência da alteração geométrica no conduto a jusante da comporta. O objetivo principal é encontrar dentre alterações geométricas aquela que oferece melhores condições de operação, isto é, minimizando os efeitos nocivos provocados pelas baixas pressões. O estudo é realizado através de abordagem numérica (CFD -Computer Fluid Dynamics), com o software comercial ANSYS-CFX, utilizando-se as equações da conservação da massa e quantidade de movimento como modelo básico. Foram simulados 3 comprimentos de expansão (Lexp = 0,3, 0,6 e 0,9 m) no teto a jusante da comporta, mantendo a mesma inclinação (1E:10 Lexp, onde E é a elevação do teto). Para cada comprimento de expansão foram simuladas 3 vazões (Q) e 3 aberturas (a), totalizando 27 simulações.As comparações entre os resultados numéricos para as expansões propostas são realizadas a partir do modelo numérico (original) já validado em trabalhos publicados. Também são feitas análises de parâmetros, como: alterações geométricas, pressões mínimas, regiões do conduto submetidas à pressões críticas (negativas), recuperação da pressão, coeficientes de perda de carga e de contração. Estas análises permitiram observar qual a influência da expansão no escoamento, mostrando que a simulação numérica pode ser utilizada como de apoio na definição de novas geometrias a serem adotadas nos projetos de novas eclusas, bem como na avaliação de eclusas já existentes identificando condições de operação nocivas na região junto a comporta. Verifica-se neste trabalho que as alterações geométricas propostas não são capazes de resolverem os problemas relativos às pressões negativas, e que seu desempenho depende das condições operação (principalmente a vazão). Contudo, quanto maiores forem as vazões, maiores serão as pressões mínimas obtidas com a expansão para o teto. Espera-se que os resultados obtidos possam ser usados como base para projetos, visando à diminuição dos efeitos nocivos na válvula (como cavitação, vibrações, erosões, ruídos e esforços espasmódicos) e perturbações que danificam as embarcações, durante a operação dentro da eclusa. / This paper presents a study of fluid dynamic behavior in the operation of inverted Tainter gate, used in filling and emptying systems of navigation locks. In this research is verified the influence of geometric change in the conduit downstream of the gate. The main objective is to find among geometric changes one that offers the best operating condition, i.e., minimizing the harmful effects of low pressures. The study is conducted through numerical approach (CFD-Computer Fluid Dynamics) with the commercial software ANSYS-CFX, using the equations of conservation of mass and momentum as the basic model. Were simulated 3 expansion lengths (Lexp = 0.3, 0.6 and 0.9 m) in the roof of downstream gate, keeping the same slope (1E:10 Lexp, where E is the elevation of the roof). For each expansion length were three simulated stream flow (Q) and 3 openings (a), totaling 27 numerical
simulations. Comparisons between the numerical results for the proposed expansions are made from the numerical model (original) previously validated in published works. Also analysis are made of parameters such as geometric changes, minimum pressures, the conduit regions undergoing critical pressures (negative) pressure recovery, pressure loss and contraction coefficients. This analysis allowed observing the influence of the expansion in the flow, showing that the numerical simulation can be used to support the definition of new geometries to be adopted in the design of new navigation locks, as well as evaluation of existing locks, identifying the harmful operating conditions in the region near the gate. It is verified in this work that the geometric changes proposed are not able to solve the problems relating to negative pressures, and its performance depends on operating conditions (mainly the flow). However, the higher the flow rate, the greater the pressures obtained with minimal expansion to the roof. It is hoped that the results obtained can be used as a basis for projects in order to reduce the harmful effects on the valve (as cavitation, vibration, erosion, noise and spasmodic efforts) and disorders that damage the vessels, while operating within the lock.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.jesuita.org.br:UNISINOS/3268 |
| Date | 21 December 2012 |
| Creators | Santos, Jessé Baptista Veronese dos |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/2395367769553765, Oliveski, Rejane de Césaro |
| Publisher | Universidade do Vale do Rio dos Sinos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Unisinos, Brasil, Escola Politécnica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNISINOS, instname:Universidade do Vale do Rio dos Sinos, instacron:UNISINOS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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