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Tipo: Tese
Título : Modelagem computacional do fechamento dinâmico de válvulas de retenção em regime de transitório hidráulico
Título en inglés: Computational modeling of the dynamic closure of check valves under hydraulic transient conditions
Autor : Silveira Neto, José Paulo da
Tutor: Castro, Marco Aurélio Holanda de
Co-asesor: Barbosa, João Marcelo Costa
Palabras clave en portugués brasileño: Transitórios hidráulicos;Válvula de retenção;Fechamento Dinâmico
Palabras clave en inglés: Hydraulic transients;Check valve;Dynamic closure
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
Fecha de publicación : 2026
Citación : SILVEIRA NETO, José Paulo da. Modelagem computacional do fechamento dinâmico de válvulas de retenção em regime de transitório hidráulico. 2026. 176 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil-Recursos Hídricos) - Centro de Tecnologia, Univerisidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumen en portugués brasileño: A análise do fechamento dinâmico da válvula de retenção constitui um problema de grande relevância, uma vez que o fechamento sob fluxo reverso pode gerar surtos de pressão significativos. A modelagem numérica desse fenômeno é complexa e demanda o conhecimento de uma grande quantidade de parâmetros de entrada. O objetivo deste trabalho foi modelar o fechamento dinâmico da válvula de retenção durante escoamentos transitórios, incorporando o Método da Cavitação com Vazios e Amortecimento de Ondas (CMVWD), e propor uma condição de contorno simplificada baseada em curvas características adimensionais. Foram implementadas três condições de contorno: o modelo de fechamento dinâmico completo baseado na resolução da equação da quantidade de movimento; a condição de fechamento instantâneo à iminência da inversão do fluxo; e a condição de contorno simplificada, baseada na equação geral dos orifícios com determinação da velocidade reversa máxima a partir de curvas características. A comparação entre as três condições demonstrou que, em regime de fluxo direto, os resultados de vazão e pressão foram idênticos. As diferenças se manifestaram no instante de fechamento e na variação de pressão decorrente desse fenômeno. A condição de contorno simplificada mostrou-se capaz de reproduzir adequadamente os resultados do modelo de fechamento dinâmico completo, desde que a curva característica utilizada seja representativa das condições operacionais e do tipo de válvula simulada, e foi validada a partir de dados experimentais de Himr et al. (2017). Em seguida, realizou-se uma análise de sensibilidade dos parâmetros do método CMVWD, especificamente a fração inicial de vazios e o coeficiente de amortecimento, os quais demonstraram expressiva influência na desaceleração do escoamento na válvula de retenção, bem como na velocidade reversa máxima e na resposta de pressão associada ao seu fechamento. Foi proposta também uma abordagem de correlação adimensional de curvas características de diferentes fontes experimentais, para a válvula de retenção do tipo portinhola, visando a generalização para diferentes diâmetros nominais e condições operacionais. A correlação obtida apresentou caráter preliminar, com ajuste compatível com a abrangência pretendida pela metodologia.
Abstract: The analysis of dynamic check valve closure constitutes a problem of great relevance, since closure under reverse flow can generate significant pressure surges. The numerical modeling of this phenomenon is complex and requires the definition of a large number of input parameters. The objective of this study was to model the dynamic closure of a check valve during hydraulic transients, incorporating the Cavitation Method with Voids and Wave Damping (CMVWD), and to propose a simplified boundary condition based on dimensionless characteristic curves. Three boundary conditions were implemented: the complete dynamic closure model based on the resolution of the momentum equation; the instantaneous closure condition at the onset of flow reversal; and the simplified boundary condition, based on the general orifice equation with determination of the maximum reverse velocity from characteristic curves. The comparison between the three conditions demonstrated that, under direct flow, the discharge and pressure results were identical. The differences were manifested in the closure instant and in the pressure variation resulting from this phenomenon. The simplified boundary condition proved capable of adequately reproducing the results of the complete dynamic closure model, provided that the characteristic curve used is representative of the operational conditions and type of valve simulated, and was validated against experimental data from Himr et al. (2017). A sensitivity analysis was subsequently performed for the CMVWD parameters, specifically the initial void fraction and the damping coefficient, which demonstrated significant influence on flow deceleration at the check valve, as well as on the maximum reverse velocity and the pressure response associated with check valve closure. A dimensionless correlation approach for characteristic curves from different experimental sources was also proposed for the swing check valve, aiming at generalization for different nominal diameters and operating conditions. The correlation obtained had a preliminary character, with a fit compatible with the intended scope of the methodology.
Descripción en portugués brasileño : Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/87304
ORCID del autor: https://orcid.org/0000-0002-4392-4102
Lattes del autor: http://lattes.cnpq.br/5134682573572835
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0001-5134-7213
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/9250831617884112
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/1366424382715282
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: DEHA - Teses defendidas na UFC

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