Visualização de escoamento macroturbulento: ressalto hidráulico a jusante de uma comporta

Abstract

O presente trabalho relata o estudo realizado no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, na área de visualização de escoamentos, especificamente aplicado à pesquisa sobre macroturbulência em estruturas de dissipação de energia por ressalto hidráulico. O processo de visualização do escoamento no interior de um ressalto hidráulico é complexo por tratar-se de um escoamento bifásico resultante de intensa turbulência. Isto obriga uma série de cuidados a fim de evitar a perda de informações no processo de conversão de uma imagem tridimensional (fenômeno fisico) para imagem bidimensional (imagem digitalizada) e realçar os aspectos que sejam de interesse ao estudo. O objetivo geral deste trabalho consiste em visualizar as características externas e internas de um escoamento macroturbulento, no caso um ressalto hidráulico a jusante de uma comporta, contribuindo com parâmetros de dimensionamento para estruturas hidráulicas que se utilizam deste fenômeno como forma de dissipação de energia. O trabalho passa por etapas de otimização de aspectos relacionados com o posicionamento, tipo e intensidade de iluminação visando a adequada visualização do fenômeno físico em função das características do equipamento de captura e tratamento das imagens com baixo custo de aquisição.

The work described has been developed at the Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul in the field of flow visualization. It is specifically concerned with macroturbulence research in energy-dissipating structures by hydraulic jump. The process of flow visualization in hydraulic jumps is a fairly complex task because of the aerated two-phase flow and the high turbulence intensity. So care must be taken to avoid loss of information in the process of converting the three-dimensional image (physical phenomenon) to the two-dimensional image (digital image), and not to omit aspects of interest. This work sought to visualize the internal and external characteristics of the hydraulic jump downstream of a sluice gate and to optimize aspects such as the position, type and intensity of lights as a function of videocamera and softwares features used in the capture of the images, as well as, to provide design parameters for energy dissipating structures by hydraulic jump.