Fase 2B Verificação da influência da concepção, construção e operação do modelo físico

A seguir são apresentados os resultados comparativos das alturas das lâminas de água, cargas de pressão e velocidades médias para as duas vazões em estudo e iguais a 0,0160 m³/s e 0,177 m³/s.

6.3.2.1 Vazão mínima e igual a 0,0160 m³/s em modelo (QPROTÓTIPO (1:1) = 446 m³/s)

A Figura 6-29 apresentam os resultados para a vazão igual a 0,0160 m³/s.

Figura 6-29. Altura da lâmina de água por estaca – Q = 0,0160 m³/s - Fase 2B

É possível notar graficamente a boa concordância entre os resultados da simulação numérica e do modelo físico na escala unitária, entretanto observa-se

0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 A lt ura da l âmi na da ág ua ( m) Estaca Faixa de validade -MF(1:60→1:1) Flow-3D (1:1)

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também que os resultados provenientes do modelo físico estão ligeiramente superiores aos resultados obtidos através da simulação computacional na escala do protótipo. Este comportamento pode ser verificado nas estacas de montante (E-6 a E-1) e na estaca da crista do vertedouro (E0). Nas estacas de jusante os resultados se apresentaram coerentes e dentro da faixa de validade, que é apresentada no gráfico e considera tanto às oscilações naturais do escoamento como à imprecisão associada ao equipamento de medição. A Tabela 6-21 apresenta os resultados numéricos onde é possível quantificar as diferenças entre os resultados.

Tabela 6-21. Altura da lâmina de água por estaca – Q = 0,0160 m³/s - Fase 2B

Estaca

Altura da lâmina de água (m) MF (1:60→1:1)

FLOW-3D® (1:1)

Diferença em relação ao valor médio obtido no modelo físico

Mín Máx Absoluta (m) Relativa (%) -6 10,4100 10,5900 10,3460 0,1540 1,4662 -5 10,4300 10,6100 10,3450 0,1750 1,6637 -4 10,4600 10,6300 10,3441 0,2009 1,9056 -3 10,4300 10,6100 10,3431 0,1769 1,6811 -2 10,4500 10,6200 10,3422 0,1928 1,8300 -1 10,4300 10,6000 10,3409 0,1741 1,6557 0 2,5900 2,7800 2,2345 0,4505 16,7795 1 16,3800 17,6500 17,2082 -0,1932 -1,1355 2 17,5800 18,1500 17,9438 -0,0788 -0,4412 3 17,6100 18,0700 17,9607 -0,1207 -0,6766 4 17,7000 18,0600 17,9646 -0,0846 -0,4730 5 14,1100 14,3700 14,4655 -0,2255 -1,5838 6 8,7500 8,9900 8,9152 -0,0452 -0,5101 *máxima diferença

Através dos resultados observa-se que a maior diferença entre os resultados é igual a 0,45 m (aproximadamente 17%) e ocorre na seção da crista do vertedouro representada pela estaca 0 (E0). Essa diferença pode ser considerada elevada, principalmente pelo fato de ser a crista do vertedouro que controlam os níveis de montante. O fato curioso é que mesmo para a diferença encontrada na crista, as

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diferenças obtidas para montante são de no máximo 0,20 m ou 2,0%. Considerando que a altura da lâmina de água nesta região é de aproximadamente 10,5 m, estes resultados podem ser considerados aceitáveis uma vez que para projetos de engenharia torna-se de maior importância o conhecimento dos níveis do reservatório principalmente, e por consequência sua capacidade de descarga

Em relação às cargas de pressão, é possível observar na Figura 6-30 a boa aderência dos resultados. Na Tabela 6-22 são apresentados os resultados numéricos e suas respectivas diferenças. As cargas de pressão obtidas através do modelo físico apresentam-se ora acima, ora abaixo em relação aos resultados da simulação computacional na escala unitária.

Em linhas gerais, os resultados numéricos se mostraram com uma aderência satisfatória. O resultado do modelo físico no Piezômetro 6 (P6) foi o que apresentou a maior diferença absoluta e da ordem de 0,46 m (18%) acima do resultado obtido na simulação numérica.

Figura 6-30. Cargas de pressão - Q = 0,0160 m3/s - Fase 2B 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 C arga de pressã o (m) Piezômetros MF(1:60→1:1) Flow-3D (1:1)

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Em termos percentuais o Piezômetro 5 (P5) apresentou a maior diferença, chegando a aproximadamente 23%, tendo o modelo físico apresentado resultado superior ao obtido no FLOW-3D®(1:1).

Tabela 6-22. Resultados comparativos das cargas de pressão – Q = 0,0160 m³/s - Fase 2B

Piezômetro Carga de Pressão (m) MF (1:60→1:1) FLOW-3D® (1:1) Diferença Absoluta (m) Relativa (%) 1 10,6800 10,2467 0,4333 4,0572 2 8,5800 8,3135 0,2665 3,1058 3 8,5200 8,3233 0,1967 2,3084 4 2,5200 2,4640 0,0560 2,2229 5 1,8600 1,4294 0,4306 23,1520 6 2,5800 2,1104 0,4696 18,2021 7 4,5600 4,5154 0,0446 0,9778 8 6,8400 6,8873 -0,0473 -0,6918 9 9,8400 9,9970 -0,1570 -1,5955 10 13,3800 13,4312 -0,0512 -0,3830 11 15,5400 15,8746 -0,3346 -2,1532 12 17,0400 17,1192 -0,0792 -0,4647 13 17,5200 17,3283 0,1777 1,0940 14 17,2200 17,2221 -0,0021 -0,0120 15 16,0200 16,1050 -0,0850 -0,5306 16 14,4000 14,2007 0,1993 1,3837 17 17,8200 17,7907 0,0293 0,1644 *máxima diferença

Quanto ao perfil vertical de velocidades, é possível observar na Figura 6-31 que os resultados estão dentro da faixa de validade do modelo físico. A maior diferença encontrada foi de aproximadamente 0,93 m/s e ocorre na distância 1,2m, localizada mais próxima ao fundo da concha de lançamento do dissipador de energia. Nota-se também que à distância entre 9,6 e 10,8 m ocorre a inversão do sentido do escoamento tanto no modelo físico quanto no FLOW-3D®. A Tabela 6-23 apresenta os resultados numéricos com as respectivas diferenças entre os resultados obtidos.

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Figura 6-31. Perfil vertical de velocidades – Q = 0,0160 m³/s - Fase 2B

Tabela 6-23. Velocidades médias obtidas na seção vertical – Q = 0,0160 m³/s - Fase 2B

Distância (m)

Velocidade (m/s) MF (1:60→1:1)

FLOW-3D®(1:1) Diferença em relação ao valor

médio obtido no modelo físico

Mínima Máxima 1,2 3,4276 3,8924 2,7290 0,9310 2,4 2,8776 3,3424 2,7267 0,3833 3,6 2,1626 2,6274 2,6415 -0,2465 4,8 1,6843 2,1491 2,4067 -0,4900 6,0 0,9548 1,4196 1,9972 -0,8100 7,2 0,8072 1,2720 1,4463 -0,4067 8,4 0,4312 0,8960 0,8315 -0,1679 9,6 0,3232 0,7880 0,2194 0,3362 10,8 -0,8479 -0,3831 -0,2737 -0,3418 12,0 -1,2620 -0,7972 -0,6198 -0,4098 13,2 -1,7043 -1,2395 -0,8730 -0,5989 14,4 -1,9375 -1,4727 -1,0552 -0,6499

*máxima diferença; *V< 0 = sentido do fluxo (jusante-montante)

Vale destacar que as velocidades apresentadas na Tabela 6-23 com valores negativos representam o escoamento no sentido de jusante para montante e que as diferenças apresentadas são em relação aos valores médios obtidos em modelo físico.

1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 7,2 8,4 9,6 10,8 12,0 13,2 14,4 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 D ist ânci a (m ) Velocidade (m/s) Faixa de validade -MF(1:60→1:1) Flow-3D (1:1)

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6.3.2.2 Vazão máxima e igual a 0,177 m³/s em modelo (QPROTÓTIPO (1:1) = 4.935 m³/s)

A Figura 6-32 apresentam os resultados para a vazão igual a 0,177 m³/s. É possível notar graficamente que os resultados obtidos via simulação numérica se apresentaram ligeiramente inferiores a montante da Estaca 0 (E-6 a E-1). Já na região de dissipação de energia, os resultados se mostraram dentro da faixa de validade do modelo físico. Como nos casos anteriores, a faixa de validade apresentada se refere às oscilações naturais e características do escoamento bem como o erro associado ao equipamento de medição.

Figura 6-32. Altura da lâmina de água – Q = 0,177 m³/s - Fase 2B

A Tabela 6-24 apresenta os resultados numéricos onde é possível quantificar as diferenças entre os resultados. Através dos resultados, observa-se que a maior diferença entre os resultados é de aproximadamente a 0,75 m ou 5,0 % e ocorre na seção mais de jusante e representada pela Estaca 6 (E6). Na avaliação dos outros resultados ao longo do canal, as diferenças encontradas são inferiores a 2,0%, a não ser pela Estaca 5 que este valor é próximo a 3,0%. Vale observar que as diferenças apresentadas são referentes à altura de lâmina de água média do modelo físico.

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 A lt ura da l âmi na de ág ua ( m) Estaca Faixa de validade -MF(1:60→1:1) Flow-3D (1:1)

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Tabela 6-24. Altura da lâmina de água – Q = 0,177 m³/s - Fase 2B

Estaca

Altura da lâmina de água (m) MF(1:60→1:1)

FLOW-3D®(1:1)

Diferença em relação ao valor médio obtido no modelo físico

Mín Máx Abs. (m) Rel. (%) -6 21,9102 22,5758 22,3515 -0,1085 -0,4878 -5 22,4178 23,0460 22,3509 0,3810 1,6761 -4 22,3975 23,0256 22,3482 0,3633 1,5997 -3 22,3477 22,9735 22,3440 0,3166 1,3971 -2 22,5052 23,0678 22,3385 0,4480 1,9660 -1 22,4151 23,0245 22,3132 0,4066 1,7897 0 12,3511 13,0003 12,6591 0,0166 0,1312 1 18,9345 21,9607 20,1280 0,3196 1,5631 2 22,2241 25,6086 23,9905 -0,0741 -0,3101 3 24,0188 26,2277 25,0134 0,1098 0,4373 4 24,6571 26,0534 25,6287 -0,2734 -1,0784 5 20,8916 21,9881 22,0674 -0,6275 -2,9270 6 13,9970 15,0022 15,2561 -0,7565 -5,2175 *máxima diferença

Em relação às cargas de pressão, é possível observar na Figura 6-33 que os resultados apresentaram a mesma tendência, entretanto, com algumas diferenças entre os dois sistemas comparados que podem ser consideradas significativas. A Tabela 6-22 apresenta os resultados. O resultado do modelo físico no Piezômetro 16 (P16) foi o que apresentou a maior diferença e da ordem de 2,9 m (22,0%) abaixo do resultado obtido na simulação numérica. Este fato pode estar associado à intensa flutuação de pressões nesta região para esta vazão.

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Figura 6-33. Cargas de pressão - Q = 0,177 m3/s - Fase 2B

Tabela 6-25. Resultados comparativos das cargas de pressão – Q = 0,177 m³/s - Fase 2B

Piezômetro

Carga de Pressão (m) MF (1:60→1:1)

FLOW-3D®(1:1)

Diferença em relação ao valor médio obtido no modelo físico

Mín Máx Abs. (m) Rel. (%) 1 23,0400 23,0400 22,3686 0,6714 2,9139 2 20,1600 20,1600 20,0291 0,1309 0,6494 3 20,4000 20,4000 20,1712 0,2288 1,1214 4 4,9200 4,9200 6,0890 -1,1690 -23,7610 5 3,7800 3,7800 3,2539 0,5261 13,9189 6 2,8200 2,8200 3,3628 -0,5428 -19,2490 7 5,2200 5,2200 5,4608 -0,2408 -4,6134 8 9,0600 9,7800 8,6516 0,7684 4,5080 9 15,6000 16,0800 14,6848 1,1552 5,8666 10 19,6200 19,8600 21,5683 -1,8283 -9,9302 11 22,6200 22,9800 25,3993 -2,5993 -12,2870 12 25,6800 26,1600 26,8736 -0,9536 -4,6479 13 27,3600 27,7200 27,0313 0,5087 1,2014 14 27,3000 27,6600 26,6223 0,8577 2,4825 15 25,4400 25,8000 24,6911 0,9289 2,9436 16 15,2400 16,2000 18,5847 -2,8647 -21,9466 17 21,9000 21,9000 22,2964 -0,3964 -1,8098 *máxima diferença 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 C ar ga de pres são (m) Piezômetros Faixa de validade -MF(1:60→1:1) Flow-3D (1:1)

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Quanto ao perfil vertical de velocidades, é possível observar na Figura 6-34 que os resultados apresentam a mesma tendência, porém a magnitude das velocidades apresentam divergências significantes, sobretudo nas camadas superiores do escoamento e localizados às distâncias superiores a 8,4 m.

Figura 6-34. Perfil vertical de velocidades – Q = 0,177 m³/s - Fase 2B

A Tabela 6-26 apresenta os resultados numéricos com as respectivas diferenças entre os resultados obtidos. A maior diferença encontrada foi de aproximadamente 5,0 m/s e é observada à distância de 13,2 do fundo. Vale destacar que as diferenças apresentadas são em relação aos valores médios obtidos em modelo físico.

1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 7,2 8,4 9,6 10,8 12,0 13,2 14,4 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 D istânci a (m) Velocidade (m/s) Faixa de validade -MF(1:60→1:1) Flow-3D (1:1)

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Tabela 6-26. Velocidades médias obtidas na seção vertical – Q = 0,177 m³/s - Fase 2B

Distância (m)

Velocidade (m/s) MF (1:60→1:1)

FLOW-3D®(1:1) Diferença em relação ao valor

médio obtido no modelo físico

Mínima Máxima 1,2 5,7701 9,0665 6,8352 -0,5831 2,4 6,5066 9,5275 7,6321 -0,3850 3,6 6,7913 10,2271 8,6509 0,1417 4,8 9,4838 11,7822 9,7130 -0,9200 6,0 10,8300 12,2464 10,7257 -0,8125 7,2 10,7372 12,7106 11,6151 -0,1088 8,4 10,8764 13,1749 12,3000 0,2743 9,6 9,3910 12,2696 12,6776 1,8473 10,8 6,0950 10,9698 12,4925 3,9601 12,0 4,2382 9,1130 11,3513 4,6757 13,2 1,4993 6,1884 8,8735 5,0297 14,4 0,9886 4,1459 5,3909 2,8236 *Máxima diferença

6.3.3 Discussões dos resultados

6.3.3.1 Fase 2A - Verificação do não atendimento aos critérios de semelhança de Reynolds - FLOW-3D®(1:60→1:1) x FLOW-3D®(1:1)

Os resultados comparativos de altura da lâmina de água, cargas de pressão atuantes ao longo da estrutura vertente e velocidades médias para a vazão igual a 0,0160 m³/s se apresentaram satisfatórios e dentro da faixa esperada quando da avaliação única e exclusiva do não atendimento às condições de semelhança de

Reynolds.

As diferenças numéricas obtidas podem ser consideradas desprezíveis diante da magnitude das variáveis analisadas, entretanto, a análise visual do perfil vertical de velocidade para esta vazão apresentou um comportamento distinto entre os dois sistemas, sobretudo nas camadas inferiores do escoamento e próximo à concha de lançamento do dissipador de energia. Tais divergências podem estar associadas ao fato da não existência de um escoamento turbulento rugoso atuante ao longo do canal quando a caracterização do escoamento é realizada para o sistema com medidas de

120

modelo e vazão igual a 0,0160 m³/s, conforme apresentado na Figura 6-1. O fato do escoamento se situar na região do regime turbulento de transição faz com que o fator de atrito existente neste sistema não seja igual ao fator de atrito existente no sistema caracterizado por se situar na região hidraulicamente rugosa. Este fato resulta em uma não representação adequada entre os dois sistemas, por não apresentarem o mesmo fator de atrito e consequentemente a não igualdade das perdas de carga entre os dois sistemas.

Para a vazão igual a 0,177 m³/s foi possível observar que as diferenças encontradas na análise das mesmas variáveis se apresentaram satisfatórias e dentro do esperado. Diferentemente da vazão anterior, os perfis verticais de velocidades se apresentaram praticamente sobrepostos. Pode-se atribuir este comportamento ao fato do seu escoamento, definido a partir das dimensões de modelo, se aproximar da região de escoamento turbulento rugoso e para determinadas estacas avaliadas, se apresentar como tal (ver Figura 6-2), resultando em uma queda na diferença entre seu fator de atrito e o obtido para o escoamento em condições de protótipo com a consequente aproximação dos resultados.

Foi possível concluir para ambas as vazões estudadas que a não consideração dos critérios de semelhança de Reynolds e adoção das relações de transformação entre os dois sistemas (modelo-protótipo) baseados nos critérios de semelhança de

Froude, mesmo para escoamentos em que o sistema modelo e o sistema protótipo não

se apresentem na faixa do regime turbulento rugoso, é considerada válida e não influenciaram de forma significativa nos resultados do estudo de caso apresentado.

6.3.3.2 Fase 2B - Verificação da influência da concepção, construção e operação do modelo físico - MF(1:60→1:1) x FLOW-3D®(1:1)

Diante dos resultados apresentados pode-se concluir que os resultados se mostraram coerentes e de uma maneira geral ficaram dentro do previsto. As maiores diferenças foram encontradas para esta fase da pesquisa e de maneira geral podem ser consideradas importantes. Para a vazão igual a 0,0160 m³/s, a diferença máxima foi

121

encontrada na crista do vertedouro e em valor absoluto representa 0,45 m. Curiosamente este rebaixamento da lâmina de água para esta estaca (E0) não influencia sobremaneira nos resultados das estacas de montante e controlados por ela. As diferenças encontradas são da ordem de 0,20 m (E-6 a E-1). Nestas estacas, os resultados encontrados no modelo físico encontram-se ligeiramente acima dos obtidos no FLOW-3D®(1:1), o que indica que as paredes presentes no modelo físico, e não consideradas na simulação computacional para este caso, contribuem para tais resultados, elevando a perda de carga em virtude do atrito contínuo do escoamento em contato com a parede, entretanto este efeito pode ser considerado desprezível para a vazão de 0,0160 m³/s já que trata-se de uma diferença de 0,20 m em uma altura de lâmina de água de aproximadamente 11,0 m.

Para a vazão igual a 0,177 m³/s esse efeito das paredes se mostrou mais aparente resultando em uma diferença de aproximadamente 0,45 m entre o resultado do modelo físico e o modelo computacional, para as mesmas estacas de montante. Também neste caso os resultados do modelo físico se apresentaram acima dos obtidos via simulação computacional. Diferenças da ordem de 0,75 m na estaca localizada mais a jusante do canal foram encontradas e desta forma, para esta vazão, as diferenças podem ser consideradas significativas.

Outro fator importante diz respeito à adoção dos coeficientes de rugosidade para o canal e as estruturas de concreto. Foram utilizados parâmetros de bibliografia especializada, porém, uma análise de sensibilidade pode ser elaborada visando à calibração do modelo numérico perante os resultados obtidos em modelo físico, antes do início efetivo das análises.

Como um dos objetivos desta fase da pesquisa era o de simular uma eventual utilização do modelo computacional, sem a presença do modelo físico, a fim de avaliar uma possível substituição de seu uso, essa análise de sensibilidade quanto a esses parâmetros foi desconsiderada.

Este fato pode acarretar em erros significativos assim como a definição dos materiais componentes das estruturas físicas em modelo reduzido, pois a depender de suas propriedades físicas, podem trazer algum prejuízo à modelagem e de alguma

122

forma alterar resultados importantes. Pôde-se constatar que caso não haja a possibilidade de confronto dos resultados numéricos com os resultados do modelo físico, uma análise criteriosa dos parâmetros de rugosidade (número de Manning) a serem adotados devem fazer parte do escopo do trabalho.

Em relação às cargas de pressão, os resultados ficaram dentro do esperado e as linhas piezométricas apresentaram a mesma tendência qualitativa. Pode-se considerar que não houve uma região específica do perfil e concha dissipadora que apresentou maiores divergências entre os resultados. As diferenças podem ser atribuídas ao não posicionamento adequado das tomadas de pressão, apesar deste trabalho ser realizado com toda perícia e precisão e também ao fato do método FAVOR® utilizado no programa FLOW-3D® para a representação da geometria. É possível que para a análise desta variável e obtenção de uma maior coincidência com os resultados do modelo físico que seja necessário uma maior discretização na região do perfil e concha de lançamento do dissipador.

As velocidades médias na concha de dissipação se apresentaram dentro dos limites de validade do modelo físico para a vazão igual a 0,0160 m³/s e para a vazão superior os resultados se mostraram divergentes, sobretudo nas camadas superiores do escoamento, este fato pode estar atribuído ao método de medição utilizado em uma região de intensa turbulência. Já nas camadas onde o escoamento é mais definido (camadas inferiores), os resultados se situaram dentro da faixa de validade, o que corrobora a afirmação acima.

Vale ressaltar que além das observações feitas acima, o fato do regime de escoamento em modelo e em protótipo não estarem situados na faixa do regime turbulento rugoso, conforme mostrado no Item 6.1, para ambas as vazões analisadas, podem acarretar em efeitos de escala e consequentemente previsões equivocadas na escala de protótipo quando se faz uso dos critérios de semelhança de Froude, porém como pôde apresentado na fase anterior desta pesquisa (Fase 2A), tais diferenças são mínimas e pode-se, para este caso, serem consideradas desprezíveis.

123 7 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a capacidade do programa FLOW-3D® em simular o escoamento de um vertedouro composto por um perfil do tipo Creager e dissipador do tipo Roller-bucket.

Em uma etapa posterior foram realizadas investigações a fim de identificar eventuais efeitos de escala provenientes da não representação adoção dos critérios de semelhança de Reynolds e também eventual influência nos resultados, provenientes das técnicas de concepção, construção e operação dos modelos físicos.

Na primeira fase foram consideradas as dimensões utilizadas na construção do modelo físico (escala 1:60) a fim de garantir a representação do fenômeno em uma escala real. Esta fase pôde ser definida como fase de calibração do modelo computacional, desta forma foram avaliadas diversas configurações de malhas e coeficientes de rugosidade a fim de definir a melhor representação dos fenômenos envolvidos. Análises qualitativas do padrão do escoamento foram realizadas e consideraram-se os resultados satisfatórios e representativos. Neste ponto da pesquisa a utilização do modelo de turbulência adotado (k-ɛ) se mostrou satisfatório para representação das características do escoamento.

A segunda fase se caracterizou por avaliações comparativas onde se pode concluir que o não atendimento aos critérios de semelhança de Reynolds, pode ser considerado aceitável, mesmo o regime de escoamento pertencendo ao regime turbulento de transição. Nesta fase houve diferenças, porém consideradas insignificantes. Para a vazão igual a 0,0160 m³/s observou-se apenas um descolamento do perfil vertical de velocidades nas camadas inferiores do escoamento, que eventualmente pode ser atribuído ao regime de escoamento que foi caracterizado como turbulento de transição e não turbulento rugoso, premissa esta defendida por MOTTA (1972) para que se possam desprezar os efeitos das forças viscosas, entretanto, a magnitude das diferenças foram consideradas desprezíveis.

Um fato interessante observado foi que para a vazão igual a 0,177 m³/s, onde o regime do escoamento se aproxima da região hidraulicamente rugosa (ver Figura 6-2),

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as diferenças observadas no perfil de velocidades para a vazão anterior praticamente desapareceram, conforme preconizado por PORTO (1998), que afirma que o escoamento estando na faixa do regime hidraulicamente rugoso, o fator de atrito só depende da rugosidade relativa e independe do número de Reynolds.

Na outra etapa da segunda fase, simulações numéricas em condições de protótipo, ou seja, sem a presença das paredes laterais, existentes no modelo físico, e com coeficientes de rugosidade retirados de literatura especializada, foram confrontadas com resultados obtidos em modelo físico e transpostos para a escala correspondente via critérios de semelhança de Froude.

Os resultados das alturas da lâmina de água obtidos no modelo físico se apresentaram superiores aos obtidos via modelo computacional em aproximadamente 0,20m e 0,45 m para as estacas a montante da estrutura e este fato pode ser atribuído tanto à presença das paredes ou dos coeficientes de rugosidades adotados na simulação numérica. Neste ponto vale ressaltar que a presença de dados de campo torna-se fundamental para a completa validação dos resultados e conclusão sobre a influência destes parâmetros e métodos de concepção e construção dos modelos hidráulicos reduzidos.

Os resultados de pressões se mostraram aceitáveis, porém para dimensionamentos do perfil e pilares no que tange à verificação da existência de pressões negativas, causadoras de problemas como cavitação das estruturas, mais testes deverão ser realizados.

De uma maneira geral o modelo de turbulência adotado pode ser considerado suficiente para a representação deste tipo de escoamento. Análises com outros modelos devem ser realizadas a fim de verificar sua influência sobre os resultados.

A principal vantagem do modelo numérico está nos prazos e custos que são consideravelmente menores quando comparados aos do modelo físico reduzido, entretanto, no caso de obras hidráulicas de grande responsabilidade e risco, recomenda-se sempre que possível a utilização de modelos físicos reduzidos. Considera-se o modelo numérico uma ferramenta que tende a evoluir bastante nos

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próximos anos e que no atual estágio deve ser considerada em fases de pré- dimensionamentos.

Cabe lembrar que tanto o modelo computacional quanto o modelo físico carregam simplificações e limitações, tais como aproximações das equações do movimento de fluidos, capacidade de armazenamento, velocidade de processamento e hipóteses de turbulência em se tratando de modelagem numérica. Espaços físicos disponíveis e leis de similaridade são limitações atribuídas à modelagem física.

No que diz respeito à limitações práticas, podemos citar os métodos de aquisição de dados e de imposição das condições de contorno como sendo importantes na modelagem física bem como instabilidades numéricas e problemas de convergência da solução existentes no decorrer das simulações computacionais.

Visto as incertezas remanescentes na aplicação da modelagem computacional, considero que no estágio atual, a combinação da utilização de ambas as ferramentas seja a melhor solução, ou seja, a utilização da modelagem numérica nas etapas iniciais do projeto para avaliações de eventuais alternativas a fim de se obter um melhor desempenho, deixando a cargo da modelagem física experimental o refinamento e as verificações pontuais.

127 8 REFERÊNCIAS

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