Modelagem Física e Computacional de um Escoamento Fluvial

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Para as seções S1 a S8 foram elaborados gráficos com as velocidades em todos os nós da seção, plotadas contra a abscissa do nó contada a partir da margem esquerda. As velocidades apresentadas são as resultantes das componentes U e V calculadas pelo modelo RMA2. O sinal negativo indica quando a velocidade ocorre no sentido de jusante para montante (corrente de retorno). A figura 8.11 apresenta esses gráficos, juntamente com as medições no modelo físico. As velocidades da simulação com n = 0, 041 resultaram um pouco inferiores às da simulação com n = 0, 031, principalmente nas seções S3, S4 e S5. Não houve modificação significativa na forma dos gráficos. Na terceira simulação, houve uma redução das velocidades junto às margens, resultado da maior rugosidade nessa região. Em termos gerais, as medições em modelo parecem favorecer a simulação com rugosidade aumentada nos elementos das margens. As direções das velocidades foram também plotadas em gráficos para cada seção. A direção é dada em graus e contada no sentido anti-horário, como no círculo trigo- nométrico, partindo de zero quando o vetor velocidade coincide com o eixo x de coorde- nadas globais. Os gráficos são apresentados na figura 8.12. Nas seções S5, S7 e S8, a simulação com coeficiente n maior nas margens apre- sentou uma nítida diferença em relação às outras duas, captando com precisão a direção das velocidades junto aos contornos. As mudanças de direção junto ao contorno devem-se à presença de pequenas separações e correntes de retorno. No trecho entre as seções S5 e S8, essas correntes surgem apenas na simulação com coeficiente n maior nas margens, como pode ser visto na figura 8.13. A fotografia do modelo físico, figura 8.14, confirma a presença das correntes de retorno junto às margens entre as seções S5 e S8. 8.3.1 Problemas de Convergência e Ocorrência de Escoamento Supercrítico Em nenhuma das tentativas de simulação com n < 0, 031 aplicado uniforme- mente em toda a malha, foi obtida a convergência da solução. Observando-se a posição dos nós onde o programa apresentava as maiores oscilações de uma iteração para outra, 108
FIGURA 8.11 – VELOCIDADES NAS SEÇÕES TRANSVERSAIS S1 A S8 – ENSAIO 2a – VARIAÇÃO DA RUGOSIDADE – Remalha = 20 Velocidade (m/s) Velocidade (m/s) Velocidade (m/s) Velocidade (m/s) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 Magnitude das velocidades - Seção S1 -1,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 Abscissa na seção (m) Magnitude das velocidades - Seção S2 -1,0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 Abscissa na seção (m) Magnitude das velocidades - Seção S3 I L H A 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Abscissa na seção (m) Magnitude das velocidades - Seção S4 -1,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Abscissa na seção (m) Velocidade (m/s) Velocidade (m/s) Velocidade (m/s) Velocidade (m/s) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 Magnitude das velocidades - Seção S5 -1,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 -1,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 -0,5 Abscissa na seção (m) Magnitude das velocidades - Seção S6 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Abscissa na seção (m) Magnitude das velocidades - Seção S7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Abscissa na seção (m) Magnitude das velocidades - Seção S8 -1,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Legenda: Abscissa na seção (m) n=0,031 n=0,041 n=0,031 e n_margem=0,062 Modelo físico 109
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