Modelo numérico para cálculo do Transitório Hidráulico e Interação Fluido-Estrutura em sistemas de transporte de fluidos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Almeida, Rafael Sant'Anna Pinto de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Fluid-Structure Interaction; Hydraulic Transients; Interação Fluido-Estrutura; Method of Characteristics; Método das Características; modelo numérico; numerical model; Transitórios Hidráulicos
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85133/tde-23122020-150044/

Sistemas de transporte de fluidos são largamente utilizados na engenharia e estão frequentemente sujeitos a manobras que podem provocar grandes flutuações de pressões, denominados Transitórios Hidráulicos. A severidade, assim como os danos causados pelos Transitórios Hidráulicos podem ser tais que reclamam a atenção dos projetistas de transporte de fluidos na fase de dimensionamento do sistema. A análise e compreensão dos transitórios hidráulicos são muito importantes para a engenharia, demandando o desenvolvimento de ferramentas (códigos computacionais específicos) para tal. Este trabalho trata do estudo dos transitórios hidráulicos e do desenvolvimento de um código numérico computacional para simular transitórios hidráulicos com Interação Fluido-Estrutura unidimensionais em sistemas de tubulações de transporte de fluidos. Os problemas de Interação Fluido-Estrutura considerados neste trabalho são problemas de valor inicial e de contorno, caracterizados por um sistema de equações diferenciais parciais hiperbólicas que descrevem, simultaneamente, a propagação de ondas de pressão no líquido e de ondas de esforços axiais. O método de resolução do sistema de equações diferenciais parciais hiperbólicas é o Método das Características associado a um procedimento de diferenças finitas e um método de interpolações lineares. O procedimento numérico proposto é validado contra dados experimentais disponíveis na literatura para um sistema composto por um reservatório com nível constante à montante, um tubo reto e uma válvula acoplada à jusante, podendo a mesma estar rigidamente fixa ou livre para movimentar-se.