Modelación numérica (CFD) del flujo combinado superior e inferior en una compuerta plana con el programa Flow 3D

Bohórquez Barba, Carlos Alexandro

2020-01-21

Bohórquez Barba, C. A. (2020). Modelación numérica (CFD) del flujo combinado superior e inferior en una compuerta plana con el programa Flow 3D. 304 hojas. Quito : EPN.
T-MVE/0809/CD 10198

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El presente trabajo se desarrolló con la finalidad de modelar numéricamente, el modelo físico de Peissner (1989), para establecer criterios que permitan cuantificar la descarga simultánea superior e inferior, respectivamente, en una compuerta-vertedero, compuesta por una clapeta superior, y una compuerta inferior, considerando que este dispositivo, además de permitir la regulación de caudales y niveles en un sistema hidráulico, tiene la particularidad de ser auto limpiante, en virtud de que, mediante la descarga superior, admite la evacuación de material flotante que podría ser acarreado por la corriente, y a través de la descarga inferior evacúa los sedimentos que podría contener. A partir de la modelación numérica de diferentes escenarios de operación, se obtuvieron los valores de las descargas superior e inferior, respectivamente, y se definieron sus características, identificando que el flujo de aproximación a la estructura de control, tiene una superficie de separación manifestándose como un fondo virtual, que incide en la descarga superior. Sobre la base de los resultados obtenidos, se presentan gráficos que permiten cuantificar los caudales de descarga, superior, e inferior, respectivamente, a partir de la geometría de la estructura de control, el calado de aproximación, y la carga sobre el vertedero, cuya medición es factible.

This work is developed with the purpose of numerically modeling, the Peissner´s physical model (1989), to establish criteria for quantifying the upper and lower simultaneous discharge, respectively, in a sluicegate-weir, composed of an upper clapper, and a lower gate, considering that this device, in addition to allowing the regulation of flow rates and levels in a hydraulic system, has the particularity of being a self-cleaning device, because through the upper discharge, it allows the evacuation of floating material that could be carried by flow, and through the lower discharge evacuates the sediments that it could contain. From numerical modeling of different operating scenarios, the values of the upper and lower discharges were obtained, and their characteristics were defined, identifying that the approach flow to the control structure, it has a separation surface manifesting itself as a virtual bottom, which affects the upper discharge. Based on the results obtained, graphs are presented that allow quantifying the discharge flows, upper, and lower, respectively, from the geometry of the control structure, the approach height, and the load on the weir, whose measurement is feasible.

Castro Delgado, Marco Antonio, director

HIDRÁULICA; DINÁMICA DE FLUIDOS; MODELACIÓN NUMÉRICA;