Simulação numérica da formação de vórtices em tomadas de água em hidrelétricas

Resumo

No Brasil, a energia hidráulica é a principal fonte de geração de energia elétrica. Apesar da tendência de aumento na utilização de outras fontes, a energia hidráulica continuará sendo a principal fonte na matriz energética. A eficiência de uma usina hidrelétrica pode ser afetada pelas condições de alimentação de água para sua tomada d’água. A formação de vórtices a montante das tomadas d’água são causas de perda de eficiência e podem causar danos nas instalações. O objetivo deste trabalho é estudar o fenômeno de formação de vórtices em tomadas d’água de hidrelétricas por meio de simulação numérica tridimensional com o software comercial ANSYS-CFX, com base nos estudos realizados em modelo experimental pelo IPH-UFRGS. Foram analisados casos com diferentes submergência e vazão volumétrica. O modelo matemático é composto pelas equações da conservação da massa e quantidade de movimento do campo médio, equação da fração volumétrica, equações do modelo de turbulência, assim como de suas respectivas condições de contorno e iniciais. Os resultados mostram que o modelo numérico é capaz de reproduzir a formação de vórtices em tomadas d’água, conforme observado no modelo experimental.