Simulação numérica 3D do escoamento em escadas para peixes com ranhura vertical: validação do modelo e caracterização do escoamento

RESUMO

As escadas para peixes com ranhuras verticais permitem que ocorra a dissipação da energia do escoamento em função da forma da bacia, dos defletores, da declividade longitudinal e da largura da ranhura vertical. Estas estruturas devem apresentar padrões médios e turbulentos do escoamento compatíveis com os peixes que irão transpô-la. Tipicamente a concepção das escadas para peixes é baseada na utilização de geometrias empregadas com sucesso em situações anteriores e a estimativa das características do escoamento através de equações teóricas simplificadas e relações empíricas. Para contribuir na concepção dessas estruturas, foi utilizado um modelo hidrodinâmico tridimensional para simular o escoamento e estudos experimentais para validar o modelo. Velocidades médias, pressões e parâmetros indicativos da turbulência foram analisados. As velocidades máximas do escoamento foram até 32% superiores aos valores obtidos utilizando uma equação teórica simplificada. A avaliação da potência dissipada por unidade de volume indica que o valor médio para o tanque é inferior a 150 W/m³, no entanto, a análise da distribuição espacial desta grandeza no tanque, mostra que valores pontuais podem ultrapassar 1000 W/m³. Os resultados indicam que a simulação numérica foi capaz de representar de forma adequada o escoamento, considerando o custo computacional envolvido e pode ser utilizada como uma ferramenta complementar para o projeto de novas escadas para peixes e para a análise de modificações em estruturas existentes.

Palavras-chave:
Passagens para peixes; Velocidade; Turbulência; CFD; Peixes