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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2011.tde-30032011-090539
Documento
Autor
Nome completo
Romualdo José Romão Brito
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2011
Orientador
Banca examinadora
Schulz, Harry Edmar (Presidente)
Cunha, Alan Cavalcanti da
Porto, Rodrigo de Melo
Título em português
Análise da aeração em escoamentos de altas velocidades em calhas de vertedores
Palavras-chave em português
Aeração em vertedores
Aeradores de fundo
Cavitação
Enlaçamento de ar
Escoamentos bifásicos
Modelo matemático
Resumo em português
A inserção de ar em escoamentos de altas velocidades ao longo de estruturas hidráulicas é uma técnica bastante eficiente para prevenir a cavitação. A sua importância é majorada quando se considera os custos econômicos e as questões de segurança que estão associadas à estabilidade de uma barragem. No presente trabalho são apresentados equacionamentos para quantificar a entrada de ar em vertedores através de aeradores de fundo. Essas equações foram obtidas utilizando princípios físicos de conservação de massa, energia e quantidade de movimento nos escoamentos de ar e água que ocorrem no aerador, permitindo organizar informações advindas de cada fase. Ressalta-se que buscou-se tornar o equacionamento independente da subpressão do jato, uma vez que esta subpressão é um parâmetro de difícil determinação a priori pelo projetista. Entretanto, toda formulação é direcionada justamente para melhor representar este parâmetro utilizando os princípios físicos clássicos e as variáveis decorrentes da sua utilização. Buscou-se a validação de modelos teóricos obtidos por meio de formulações baseadas nas leis de conservação de massa, quantidade de movimento e energia para aeradores de fundo. Neste contexto, comparam-se os resultados dos equacionamentos propostos e os dados experimentais encontrados na literatura, tendo se verificado boas correlações. Este tipo de quantificação essencialmente teórica de incorporação do ar em aeradores de fundo ainda é raro e o presente trabalho visa contribuir na validação de modelos com estas características. Adicionalmente, efetua-se a comparação com as equações empíricas e semi-empíricas encontradas na literatura. A experiência adquirida na área mostra que esta é a forma mais adequada de abordar o problema.
Título em inglês
Analysis of aeration on the high speed flows in channels of spillways
Palavras-chave em inglês
Aeration in spillways
Aerators background
Air bonding
Cavitation
Mathematical model
Turbulence model
Resumo em inglês
The introduction of air in flows around bottom aerators in spillways of dams is an efficient technique to prevent cavitation. Its importance is increased when one considers the costs involved and the safety issues that are associated with the stability of a large dam. Equations are presented in this study to quantify the air inlet through bed aerators in flows along spillways. The equations were obtained using the physical principles of conservation of mass, energy and momentum in both the flows of air and water in the aerator, allowing to organize the information obtained from each phase. It was possible to show the parameters that are relevant for quantifying the induced air flow in bed aerators. In addition, a comparison was conducted between the equations resulting from this analysis and empirical and semi-empirical expressions found in the literature. It is noteworthy to mention that one of the objectives of this study was to obtain a final equation independent of the relative pressure under the jet, since this low pressure is a parameter difficult to determine a priori by the designer. However, the entire formulation was directed precisely to better represent this parameter using the principles of classical physics and the variables arising from their use. The experience acquired in this area shows that this is the most appropriate way to address this problem.
 
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RomualdoBrito.pdf (4.14 Mbytes)
Data de Publicação
2011-03-30
 
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