Simulações de Grandes Escalas de pressões extremas em ressaltos hidráulicos com baixos números de Froude

Steinke Júnior, Renato; Sanagiotto, Daniela Guzzon; Endres, Luiz Augusto Magalhães; Teixeira, Eder Daniel

doi:10.1590/2318-0331.312620250143

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Scientific/Technical Article • RBRH 31 • 2026 • https://doi.org/10.1590/2318-0331.312620250143 linkcopiar

Simulações de Grandes Escalas de pressões extremas em ressaltos hidráulicos com baixos números de Froude

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Este artigo buscou avaliar a capacidade da técnica de Simulação de Grandes Escalas em reproduzir as pressões flutuantes exercidas sobre as lajes de bacias de dissipação por ressalto hidráulico. Empregando a técnica volume-de-fluido (VOF) e o modelo de Smagorinsky, três condições hidráulicas foram simuladas, com números de Froude incidentes iguais a 2.3, 3.0 e 3.8. Após verificação das malhas, as simulações foram validadas por meio da comparação de quantis de pressões extremas e da média e dos desvios-padrão das velocidades. Séries de pressões instantâneas extraídas das simulações numéricas foram comparadas com outros estudos experimentais, abrangendo os coeficientes de flutuação de pressão e quantis adimensionais de pressões extremas. Verificou-se que a técnica de Simulação de Grandes Escalas (LES) é capaz de gerar séries de pressões instantâneas de ressaltos hidráulicos com baixos números de Froude com distribuições de probabilidade adequadas. A intensidade de flutuações de pressão e valores extremos de pressão atuando em bacias de dissipação com baixos números de Froude podem ser prontamente calculadas empregando as equações aqui propostas.

Palavras-chave:
Pressões extremas; Flutuações de pressão; Ressaltos hidráulicos com baixos números de Froude; Bacias de dissipação; Simulação de Grandes Escalas

Case	$q$ (m²/s)	$y_{o}$ (m)	$H$ (m)	$L_{1}$ (m)	$L_{2}$ (m)	$T_{w}$ (m)	$y_{1}$ (m)	$F_{1}$
I	0.0625	0.300	0.35	1.20	2.00	0.1500	0.030	3.8
II	0.1250	0.341	0.40	1.50	2.30	0.2140	0.057	3.0
III	0.2500	0.416	0.46	1.80	2.20	0.3035	0.108	2.3

Grid	Element size (main region)	Total cell count ( $N_{c e l l s}$ × 10⁶)
Grid	Element size (main region)	Case I	Case II	Case III
A	$Δ$ = 5 mm	2.69	3.50	4.45
B	$Δ$ = 7 mm	1.00	1.32	1.63
C	$Δ$ = 10 mm	0.34	0.44	0.56

Case	Grids A and B	Grids A and C
I	88.5%	98.4%
II	96.7%	98.8%
III	92.4%	96.7%

Work	$\bar{Δ}$ (mm)	$N_{c e l l s}$ × 10⁶	$F_{1}$	$R_{1}$	$y_{1} / Δ$
Jesudhas et al. (2017)	~4.7	5.60	8.2	4.7×10⁴	3.2
Jesudhas et al. (2018)	~3.5	7.00	8.5	7.8×10⁴	5.7
Lu et al. (2021)	~20	~6.60	4.2 – 5.2	1.6 – 6.4×10⁵	3.5 – 7.6
Present study	5	2.69	2.3	6.4×10⁴	6.1
	5	3.50	3.0	1.3×10⁵	11.4
	5	4.45	3.8	2.5×10⁵	21.6

$α$	$k_{1}$	$k_{2}$	$k_{3}$	$r^{2}$
0.1%	0.8961	8.1181	-0.6267	0.919
1%	0.9266	5.6852	-0.6089	0.933
5%	0.9519	4.8241	-0.6291	0.944
95%	1.0563	2.5133	-0.6898	0.949
99%	1.0844	2.0915	-0.7084	0.933
99.9%	1.1152	1.8477	-0.7972	0.899

Curve	$c_{1}$	$c_{2}$	$c_{3}$	$c_{4}$	$c_{5}$	$r^{2}$
$C_{p}^{'}$	-0.0247	0.6333	0.0894	8.1976	5.5984	0.455
PB95% (inferior)	-0.0429	0.4499	-0.0084	7.3329	6.3966	-
PB95% (superior)	0.0030	0.6571	0.1808	6.5705	4.9817	-

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