Análise de macroturbulência em estruturas de dissipação de energia por meio de estudo de variação de pressões e níveis

Abstract

O conhecimento do processo de dissipação de energia em canal com emprego do ressalto hidráulico passa, obrigatoriamente, pela determinação das características da distribuição longitudinal de pressão junto ao fundo do escoamento e variação de sua amplitude, assim como pela análise de oscilações de níveis de água em escoamento. O presente trabalho relata os estudos desenvolvidos no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, na área de análise de macroturbulência em estruturas de dissipação de energia, através do estudo da variação instantânea de pressões e níveis. Mais especificamente, o trabalho sugere uma seleção de parâmetros para adimensionalização das pressões medidas, em função das características hidráulicas do escoamento, em busca de tendências de comportamento e compara os resultados obtidos com medições efetuadas em estruturas de dissipação montadas em laboratórios e executadas em protótipo. Os resultados mostram que esta adimensionalização pode ser adotada para previsões preliminares de grandezas em sistemas reais. Para avaliação e estudo da parcela flutuante da pressão foram efetuadas medições em um ressalto hidráulico a jusante de vertedor para uma faixa de números de Froude compreendida entre 4,5 e 10,0. Por fim, é apresentada uma descrição de um sistema de visualização das características do ressalto hidráulico a jusante de uma comporta, com enfoque para solução de baixo custo, que fornece resultados de boa qualidade.

Knowledge concerning the energy dissipation process in channels with hydraulic jumps necessarily includes determining the characteristics of longitudinal distribution of pressure in bottom flow and its range of amplitude, as well as the analysis of the water level fluctuations with discharge. The present paper describes the studies developed by the Instituto de Pesquisas Hidráulicas (Hydraulic Research Institute) of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Federal University of Rio Grande do Sul) concerning the analysis of macroturbulence in energy dissipation structures by studying the instantaneous variation of pressure and level. Specifically, the study proposes a group of parameters to render the pressures measured nondimensional depending on the hydraulic characteristics of flow seeking behavior trends and it compares the results achieved with the measures performed in prototypes of dissipation structures set up in laboratories. The results show that this non-dimensioning can be adopted for preliminary forecasts of variables in actual systems. Measuring was performed in a hydraulic jump downstream from the outflow for Froude numbers between 4.5 and 10.0. A system to visualize the characteristics of the hydraulic jump downstream from a lock is presented emphasizing a low-cost solution that provides good quality results.