Modelagem Física e Computacional de um Escoamento Fluvial

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8.4 INFLUÊNCIA DA CONDIÇÃO DE CONTORNO NA ENTRADA As primeiras experiências com o modelo computacional foram realizadas impondo-se a vazão de forma distribuída ao longo da seção de entrada SE. A distribuição entre os nós da seção foi feita de forma ponderada pela profundidade no nó. A vazão foi inicialmente imposta de tal forma que os vetores velocidade estivessem perpendiculares à seção de entrada. Para verificar a influência da condição de contorno na entrada do modelo, foram realizadas três simulações variando-se o ângulo de entrada das vazões 8 em 10 graus, como indicado na figura 8.16. FIGURA 8.16 – VARIAÇÃO DO ÂNGULO DE IMPOSIÇÃO DAS VELOCIDADES NA SEÇÃO DE ENTRADA No ensaio 2a, as ilhas entre as seções S2 e S4 forçam o escoamento para os canais entre elas. Para esta análise foram adotadas as condições de contorno do ensaio 4a do modelo físico. Nessa condição hidráulica, a vazão e os níveis de água são maiores que no caso 2a e as ilhas estão afogadas. Espera-se, por isso, que o efeito da topografia sobre o escoamento seja menos marcante e a influência da condição de contorno possa propagar-se por uma distância maior, indicando assim o limite da influência da condição de contorno. 8 Embora a condição de contorno de montante seja especificada em termos de vazão, o modelo RMA2 converte essa vazão para velocidade nos nós, em função da profundidade calculada em cada nó. 114
As simulações foram realizadas com número de Reynolds da malha Re malha = 20 e com rugosidade n = 0, 033, constantes para todo o domínio 9 . Os gráficos comparativos das velocidades são apresentados na figura 8.17. Percebe-se que mesmo a pequena variação de 10 graus imposta ao ângulo das velocidades na entrada afeta de forma significativa as velocidades até a seção S5, ou seja, mais da metade do domínio modelado. Como esperado, a influência diminui de montante para jusante, em virtude do aumento da distância para o contorno. A influência da condição de contorno é menos expressiva nos níveis de água. Pequenas diferenças são percebidas da seção SE até a seção S4, como mostrado na figura 8.18. O grau de influência constatado nesta análise confirmou a necessidade das medições de velocidades — direção e magnitude — no modelo físico na posição da seção SE, para permitir uma imposição correta da condição de contorno de montante no modelo computacional. Essas medições foram utilizadas nas simulações do capítulo 9. Outra abordagem possível, normalmente utilizada quando não são conhecidas com precisão as condições de contorno, seria afastar, da região de interesse, o contorno do modelo computacional, de modo que sua influência sobre essa região fosse mínima 10 . 8.5 INFLUÊNCIA DO EFEITO DAS CORRENTES SECUNDÁRIAS Como apresentado no capítulo 4, o RMA2, por ser um modelo bidimensional, não é capaz de reproduzir as correntes secundárias existentes na curva do rio Jacuí. Entretanto, ele é capaz de incluir em seus cálculos o efeito dessas correntes sobre as profundidades e as velocidades horizontais U e V , através de uma equação de transporte da vorticidade no plano vertical normal à direção do escoamento. 9 Foram adotados, para Re malha e para n, valores intermediários da faixa apresentada no estudo de sensibilidade desses parâmetros; são valores que facilitam a convergência da solução numérica. 10 Pela facilidade de se elaborar o modelo computacional, é provável que seja mais econômico afastar os contornos do modelo computacional do que fazer, em campo, medições detalhadas das condições de contorno para aplicação no modelo computacional. 115
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