Numerical and experimental models applied to an ogee crest spillway and roller bucket stilling basin

• Published in: Revista brasileira de recursos hídricos Vol. 25
• Main Authors: Morais, Vitor Hugo Pereira de, Gireli, Tiago Zenker, Vatavuk, Paulo
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Associação Brasileira de Recursos Hídricos 01.01.2020
• Subjects: Computational fluid dynamics; ENGINEERING, ENVIRONMENTAL; ENGINEERING, GEOLOGICAL; ENGINEERING, MARINE; ENGINEERING, OCEAN; Ogee crest spillway and roller bucket stilling basin; Physical scale model; Dissipador roller bucket; Computational fluid dynamics; Vertedouro perfil Creager; Modelo físico reduzido; Fluidodinâmica computacional; Ogee crest spillway and roller bucket stilling basin; Physical scale model
• ISSN: 1414-381X; 2318-0331; 2318-0331
• DOI: 10.1590/2318-0331.252020190005

ABSTRACT Traditionally, reduced physical models are used to allow control, instrumentation and experimental evaluation of flow. More recently, computational fluid dynamics (CFD) has emerged as a tool that allows numerical modeling of flows and can complement the information provided by the physical model. The objective this paper is to validate the CFD tool in reproducing the flow through an ogee crest spillway with a roller bucket stilling basin. This validation was performed with the data from a reduced scale experiment in which measurements were made of the position of the water free surface and of the pressure loads in the spillway profile. It was verified that the CFD tool is suitable for the study of this type of flow, being able to reproduce the experimental results. In the execution of the numerical simulations, special attention was given to the influence of the mesh on the results. An important influence of the mesh was observed in some results, which shows the importance a sensitivity analysis of this parameter when performing CFD simulations. The obtained results offer the prospect of using CFD as a supporting tool for the design of spillways and stilling basins. RESUMO Tradicionalmente utilizam-se modelos físicos construídos em escala reduzida de modo a permitir o controle, instrumentação e avaliação do escoamento. Mais recentemente a fluidodinâmica computacional (CFD) tem surgido como uma ferramenta que permite modelar, de forma numérica, os escoamentos, podendo complementar as informações fornecidas pelo modelo físico. O objetivo deste trabalho é validar a ferramenta de fluidodinâmica computacional (CFD) no escoamento sobre vertedouro do tipo Creager e dissipador roller-bucket. Esta validação foi feita com os dados de um experimento em escala reduzida em que foram feitas medições da posição da superfície livre da água e das cargas de pressão no perfil do vertedouro. Verificou-se que a ferramenta de CFD é adequada para o estudo deste tipo de fluxo, sendo capaz de reproduzir os resultados experimentais. Na execução das simulações numéricas foi dada uma atenção especial à questão da influência da malha nos resultados. Foi observada uma influência importante da malha em alguns resultados, o que mostra a importância de uma análise de sensibilidade deste parâmetro ao realizar as simulações de CFD. Os resultados obtidos oferecem a perspectiva de uso da modelagem CFD como ferramenta de suporte ao dimensionamento de vertedouros e bacias de dissipação de energia. O trabalho desenvolvido oferece a perspectiva de simular o escoamento na escala real utilizando CFD, sem que ocorram os erros associados aos efeitos de escala inerentes aos modelos reduzidos.