Simulação tridimensional de escoamentos fluviais

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

O presente trabalho tem como objectivo a contribuição para o estudo das cheias em rios, em particular, para a elaboração de mapas de risco de inundação através da implementação de técnicas numéricas para análise de escoamentos turbulentos, tridimensionais, incompressíveis e isotérmicos, com o programa ANSYS® CFX. Em situações de cheias, a capacidade de vazão do leito principal dos rios não permite que o escoamento se faça apenas nesse leito, mas também nos campos adjacentes, denominados por leitos de cheia. Assim sendo, a configuração característica dos rios em situações de cheia é a de um leito com secção composta. O escoamento no leito principal entra em interacção com o escoamento no(s) leito(s) de cheia, tipicamente de menor profundidade e consequentemente mais lentos. As características destes escoamentos não se encontram suficientemente definidas, principalmente devido à referida interacção entre o escoamento nos leitos. A relevância deste tema está relacionada com a necessidade de simular adequadamente o escoamento em regime uniforme, ou não uniforme, que ocorre na maioria dos rios e ribeiras e que se caracteriza por um complexo campo turbulento tridimensional. A componente numérica incluiu a recolha e tratamento de dados a partir de simulações computacionais no que se refere à estrutura turbulenta do escoamento e suas alterações para diferentes alturas relativas,abrangendo situações de regime uniforme e regime não uniforme. A componente simulada com um modelo isotrópico k-Ꮛ foi comparada com os resultados que foram obtidos experimentalmente no Departamento de Hidráulica e Ambiente, Pavilhão de Hidráulica Fluvial do Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC).