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dc.creatorBöck, Liriane Élen
dc.date.accessioned2024-05-27T14:36:49Z
dc.date.available2024-05-27T14:36:49Z
dc.date.issued2024-02-15
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31926
dc.description.abstractThe pipes of urban drainage networks are designed to carry rainwater in free flow, but, during extreme events, they can fill quickly, exceeding the capacity of the pipes and triggering the occurrence of transient phenomena. Air trapping and the formation of geysers represents one of the most extreme conditions in the flow of drainage networks, however, understanding about the formation of these air and water interaction phenomena is still scarce. Although experimental and numerical studies provide important information, the limited availability of suitable tools for designers questions the effectiveness of widely used models, such as the Storm Water Management Model (SWMM), to represent or at least identify the occurrence of transient conditions that indicate the need for more in-depth studies on drainage systems. Therefore, this study seeks to develop strategies and methodologies to experimentally and mathematically evaluate the performance of transient flow conditions in urban drainage networks, using two experimental geometries. The first aims to evaluate the formation of geysers in a drainage network with a ventilation tower upstream, not yet evaluated in previous studies, and considering different combinations of air volume, water level in the tower, opening of the guillotine valve and diameter of the tower. The second considers a horizontal network with a T-junction at 90° and transient flow presented by Pinto et al. (2021), considering different flows and slopes. From the experimental data, a preliminary analysis of the localized pressure loss coefficient (K) for the T-junction was carried out with a view to calibrating the model developed in SWMM, in order to obtain a model that is capable of simulating specific flow conditions. transient. The results indicated that the smaller diameter of the ventilation tower and its upstream allocation generates geysers of greater magnitude, and are also strongly affected when the air release into the network is rapid. When investigating pressure loss in T-junctions, SWMM showed promise in terms of its ability to simulate two-phase flow, making it possible to calibrate the model regarding the parameter K at the junction. It was found that K is dependent on the flow rates in each section, with less influence from the slope. High values are verified for scenarios in which there is flow coming from the two sections upstream of the junction, differing from studies found in the literature. Furthermore, the research provided a deeper understanding of the behavior of water and air in drainage systems and the formation of geysers, in addition to generating a base of information on the pressure loss coefficient parameter in T-junctions, making it possible to investigate in studies future use of SWMM as a tool for complex hydraulic simulations, promoting advances in modeling networks with transient flow.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectÁguas pluviaispor
dc.subjectEscoamento dinâmicopor
dc.subjectGêiserpor
dc.subjectCoeficiente de perda de carga localizadapor
dc.subjectJunção em Tpor
dc.subjectModelagempor
dc.subjectStorm Water Management Modeleng
dc.subjectStormwatereng
dc.subjectDynamic floweng
dc.subjectGeysereng
dc.subjectHead loss coefficienteng
dc.subjectT-junctioneng
dc.subjectModelingeng
dc.titleAvaliação do desempenho de redes de drenagem urbana em condições de escoamento transientepor
dc.title.alternativeEvaluating the performance of urban drainage networks under transient flow conditionseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoAs tubulações das redes de drenagem urbana são projetadas para conduzir águas pluviais em escoamento livre, mas, durante eventos extremos, pode haver o enchimento rápido, excedendo a capacidade das tubulações e desencadeando a ocorrência de fenômenos transientes. O aprisionamento de ar e a formação de gêiseres representam uma das condições mais extremas no escoamento de redes de drenagem, no entanto, a compreensão sobre a formação desses fenômenos de interação ar e água ainda é escassa. Apesar de estudos experimentais e numéricos fornecerem informações importantes, a disponibilidade limitada de ferramentas adequadas aos projetistas questiona a eficácia de modelos amplamente usados, como o Storm Water Management Model (SWMM), para representar ou ao menos identificar a ocorrência de condições transientes que indiquem a necessidade de estudos mais aprofundados em sistemas de drenagem. Dessa forma, esse estudo busca desenvolver estratégias e metodologias para avaliar experimental e matematicamente o desempenho de condições de escoamento transiente em redes de drenagem urbana, utilizando duas geometrias experimentais. A primeira visa avaliar a formação de gêiseres em uma rede de drenagem com uma torre de ventilação a montante, ainda não avaliada em estudos anteriores, e considerando diferentes combinações de volume de ar, nível de água na torre, abertura da válvula guilhotina e diâmetro da torre. Já a segunda considera uma rede horizontal com uma junção em T em 90° e escoamento em regime transiente apresentada por Pinto et al. (2021), considerando diferentes vazões e declividades. A partir dos dados experimentais, foi realizada uma análise preliminar do coeficiente de perda de carga localizada (K) para a junção em T visando a calibração do modelo elaborado no SWMM, a fim de obter um modelo que seja capaz de simular condições específicas de escoamento transiente. Os resultados indicaram que menor diâmetro da torre de ventilação e sua alocação a montante gera gêiseres de maior magnitude, sendo também fortemente afetados quando a liberação de ar na rede é rápida. Na investigação da perda de carga em junções em T, o SWMM mostrou-se promissor com relação à capacidade de simular escoamento bifásico, sendo possível calibrar o modelo quanto ao parâmetro K na junção. Verificou-se que o K é dependente das vazões em cada trecho, com menor influência da declividade. Altos valores são verificados para cenários em que há vazão advinda dos dois trechos a montante da junção, diferindo-se de estudos encontrados na literatura. Ademais, a pesquisa proporcionou uma compreensão mais profunda do comportamento da água e ar em sistemas de drenagem e a formação de gêiseres, além de gerar uma base de informações sobre o parâmetro de coeficiente de perda de carga em junções em T, possibilitando averiguar em estudos futuros o uso do SWMM como ferramenta para simulações hidráulicas complexas, promovendo avanços na modelagem de redes com escoamento transiente.por
dc.contributor.advisor1Piccilli, Daniel Gustavo Allasia
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3858010328968944por
dc.contributor.advisor-co1Pinto, Leandro Conceição
dc.contributor.referee1Vasconcelos Neto, Jose Goes
dc.contributor.referee2Soares, Alexandre Kepler
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3024823963661986por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Civilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civilpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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