Estudo Experimental e Numérico Usando o Método SPH para a Simulação de Ressalto Hidráulico

dc.contributor.advisor1Nóbrega, Juliana Dorn
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2776792249862449
dc.contributor.referee1Nóbrega, Juliana Dorn
dc.contributor.referee2Vasco, Joel Roberto Guimarães
dc.contributor.referee3Yamasaki, Taís Natsumi
dc.creatorRodovalho, André Bezerra
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2127016150232437
dc.date.accessioned2025-09-22T13:28:06Z
dc.date.available2025-09-22T13:28:06Z
dc.date.issued2025-07-01
dc.description.abstractThis research aimed to perform two-dimensional simulations for hydraulic jumps through a methodology that combined computational simulations with experimental validation. The simulations were developed using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method, a meshless Lagrangian method that enables analysis of flow dynamics. Hydraulic jumps were investigated in a horizontal rectangular channel with Froude numbers ranging between 3.8 and 6.3, corresponding to flow rates from 4.5 to 7.5 L/s. To validate the numerical results, experiments were conducted in a hydraulic channel employing instrumentation composed of ultrasonic sensors connected to Arduino platforms for free surface characterization, and an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) positioned upstream of the gate for measuring mean flow velocity. Experimental validation of SPH simulations resulted in velocity differences from 0.48% to 14.59% at the ADV position located upstream of the gate. Comparative analysis indicates that the SPH method demonstrated a tendency to produce higher velocity values compared to experimental measurements. For the free surface, Froude numbers lower than 5 (Fr=3.8 and Fr=4.6) indicated better experimental agreement, while Froude numbers greater than 5 (Fr=5.5 and Fr=6.3) resulted in more pronounced divergences. Although limitations related to computational cost and parameter calibration were identified, the results demonstrated that experimentally validated SPH simulations constitute a complementary tool to traditional empirical methods, enabling analyses of hydraulic jump behavior and supporting the design of hydraulic structures.eng
dc.description.resumoEsta pesquisa teve como objetivo realizar simulações bidimensionais para ressaltos hidráulicos por meio de uma metodologia que combinou simulações computacionais com validação experimental. As simulações foram desenvolvidas utilizando o método de Hidrodinâmica de Partículas Suavizadas (Smoothed Particle Hydrodynamics - SPH), método Lagrangeano sem malha que possibilita análise da dinâmica do escoamento. Foram investigados ressaltos hidráulicos em canal retangular horizontal com números de Froude variando entre 3,8 e 6,3, correspondentes a vazões de 4,5 a 7,5 L/s. Para validar os resultados numéricos, foram conduzidos experimentos em canal hidráulico empregando instrumentação composta por sensores ultrassônicos conectados a plataformas Arduino, para a caracterização da superfície livre, e um Velocímetro Acústico Doppler (ADV) posicionado a montante da comporta, para a medição de velocidade média do escoamento. A validação experimental das simulações SPH resultou em diferenças nas velocidades de 0,48% a 14,59% na posição do ADV localizado a montante da comporta. A análise comparativa indica que o método SPH demonstrou tendência de produzir valores superiores de velocidade em relação às medições experimentais. Para a superfície livre, números de Froude menores que 5 (Fr=3,8 e Fr=4,6) indicaram melhor concordância experimental, enquanto números de Froude maiores que 5 (Fr=5,5 e Fr=6,3) resultaram em divergências mais acentuadas. Embora limitações relacionadas ao custo computacional e calibração de parâmetros tenham sido identificadas, os resultados demonstraram que simulações SPH validadas experimentalmente constituem ferramenta complementar aos métodos empíricos tradicionais, possibilitando análises do comportamento de ressaltos hidráulicos e subsidiando o dimensionamento de estruturas hidráulicas.
dc.identifier.citationRODOVALHO, A. B. Estudo Experimental e Numérico Usando o Método SPH para a Simulação de Ressalto Hidráulico. 2025, 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental e Sanitária) - Escola de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14722
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil e Ambiental - EECA (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Ambiental e Sanitária (EECA)
dc.rightsAcesso Restrito
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectRessalto Hidráulicopor
dc.subjectSensor Ultrassônicopor
dc.subjectMétodo SPHpor
dc.subjectMétodo Lagrangeanopor
dc.subjectHidrodinâmica de Partículas Suavizadaseng
dc.subjectHydraulic Jumpeng
dc.subjectUltrasonic Sensoreng
dc.subjectSPH Methodeng
dc.subjectLagrangian Methodeng
dc.subjectSmoothed Particle Hydrodynamicseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::LIMPEZA PUBLICA
dc.titleEstudo Experimental e Numérico Usando o Método SPH para a Simulação de Ressalto Hidráulico
dc.title.alternativeExperimental and Numerical Study Using the SPH Method for the Simulation of Hydraulic Jumpeng
dc.typeDissertação

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