Modelagem computacional de um sistema hidráulico para estudo de diferentes cenários de operação fora das condições de projeto

Abstract

Resumo : Neste trabalho se propõe a modelagem computacional de um sistema hidráulico unidimensional, para estudo do comportamento durante um fenômeno transiente, como o fechamento repentino de uma válvula. As equações governantes são derivadas das equações de conservação de massa e momento, até chegar um sistema de equações diferenciais simplificadas que foi resolvido numericamente pelos métodos Runge Kutta explicito de quarta ordem e implícito de terceira ordem. Foram avaliados quatro cenários, um sistema básico sem chaminé de equilíbrio, um cenário com chaminé de equilíbrio, variando a configuração. Outro cenário com os parâmetros de chaminé constantes, e variando a posição e por último variando o tempo de fechamento. Os resultados obtidos permitiram avaliar o modelo, porque as variações nas respostas foram correspondentes ao esperado, quanto maior a capacidade e a proximidade da chaminé com a válvula, aumenta o efeito de amortecimento da oscilação de pressão. E quanto menor o tempo de fechamento foram observados maiores picos de pressão máxima como esperado.

Abstract : In this work, it is proposed the computational modeling of a one-dimensional hydraulic system, to study the behavior during a transient phenomenon, such as the sudden closure of a valve. The governing equations are derived from the equations of mass and momentum conservation, obtaining a simplified differential equation system, which was solved numerically by Runge Kutta explicit fourth order, and implicit third order. Four scenarios were evaluated, a basic system without surge tank, a scenario with surge tank, varying the configuration. Another scenario with constant surge tank with different positions and lastly changing the closing time. The results allowed to evaluate the model, the variations in responses corresponded to what was found in the literature, the greater the capacity and the proximity of the surge tank with the valve, the damping effect of the pressure oscillation increases. And the lower the closure time the higher peak pressure peaks were observed as expected.