Análise do campo de pressões em ressalto hidráulico submergido a jusante de uma comporta

Abstract

O ressalto hidráulico é amplamente utilizado na dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas. Este processo de dissipação é associado à flutuação de velocidades, níveis e pressões. O entendimento do ressalto hidráulico como forma de dissipação de energia tem assumido papel importante devido aos danos causados às estruturas de dissipação de energia ao longo dos anos em função de problemas atribuídos à fadiga, cavitação e ressonância. A caracterização do campo de pressões junto ao fundo de bacias de dissipação é de interesse prático para os projetistas de obras hidráulicas que buscam um dimensionamento eficiente e econômico. Existe ampla bibliografia que contempla a situação de ressalto hidráulico livre, entretanto, para a situação de desenvolvimento mais comum em bacias de dissipação, ou seja, a do ressalto submergido, a bibliografia se mostra mais escassa. Este trabalho tem como objetivo analisar o campo de pressões em ressalto hidráulico submergido a jusante de uma comporta com o intuito de contribuir para o conhecimento do processo de dissipação de energia e possibilitar a otimização de estruturas de dissipação de energia. Através das metodologias de adimensionalização utilizadas, foi possível avaliar e quantificar os efeitos atribuídos à submergência sobre a distribuição longitudinal da pressão média, do desvio padrão, dos coeficientes de assimetria e de curtose e sobre as funções de densidade espectral das flutuações de pressão.

The hydraulic jump is widely used in energy dissipation downstream from hydraulic works. It is a dissipation process associated with velocity, water level and pressure fluctuations. Due to the damage caused to energy dissipation structures over the years by problems related to stress, cavitation and resonance, it is now important to understand the role of the hydraulic jump as a form of dissipation. The characterization of the pressure fields in the bottom of stilling basins is of practical use to the design- ers of hydraulic works seeking more efficient and economical sizing. There is a large bibliography on free hydraulic jumps, however, little has been written about the most common situation in stilling basins, the submerged hydraulic jump. This article analyses the pressure field in a submerged hydraulic jump downstream from a sluice gate in order to help understand the energy dissipation process and the design optimization of stilling basins. Through the use of non-dimensional parameters it was possible to evaluate and quantify the effects attributed to the submergence on the longitudinal distribution of average pressure, standard deviation, skewness and curtosis coefficients and on the power spectra of the pressure fluctuation.