http://repositorio.lnec.pt:8080/jspui/handle/123456789/275 2026-10-26T10:18:55Z http://repositorio.lnec.pt:8080/jspui/handle/123456789/1019342 Caracterização Experimental da Rotura de Diques Fluviais por Galgamento Palinhos, M. A manifestação das alterações climáticas tem vindo a provocar a rotura de barragens de aterro e diques. Estas provocações apresentaram particular interessante no campo da investigação ao nível da rotura de barragens de aterro – área com maior incidência de estudo. Todavia, a rotura de diques fluviais também apresenta interesse, sendo vários os motivos que suportam a necessidade de desenvolver novos estudos acerca de acidentes nesta matéria. Entre os motivos que podem originar a rotura de um dique, podem existir a ocorrência de graves inundações afetando as áreas urbanas e rurais e resultando em perdas humanas, económicas e ambientais significativas. A rotura de um dique é um processo complexo dependente não apenas das condições do escoamento no rio, mas também das condições geotécnicas do corpo do dique. Assim, a realização de estudos dedicados, que permitam aprofundar o conhecimento sobre os processos de desencadeamento e evolução da rotura, contribuirão para uma melhor caracterização do hidrograma efluente do dique em rotura e, consequentemente, para a obtenção de melhores estimativas das áreas inundadas. O tema da dissertação está inserido num projeto de investigação financiado pela FCT, designado por “DikesFPro – Integração de dados e modelos para a compreensão de processos de rotura de diques – PTDC/ECEGC/7739/2020” a decorrer no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), em parceria com o Instituto Superior Técnico (IST) e corresponde à colaboração numa parte dos ensaios em modelo físico da componente experimental deste projeto. Assim, o trabalho de mestrado contemplou a participação em quatro ensaios experimentais cujos parâmetros estudados fora a composição do corpo do dique (curva granulométrica) e as condições de aproximação do escoamento ao dique (número de Froude), e também a participação no tratamento e análise dos dados adquiridos. Os ensaios experimentais previstos utilizaram instrumentação e métodos experimentais inovadores, que permitiram monitorizar e caracterizar os parâmetros de interesse para os fenómenos em estudo, nomeadamente: a evolução geométrica da brecha durante o processo de rotura, os campos de velocidade superficiais na aproximação e junto à brecha, o hidrograma efluente do dique em rotura. 2024-09-01T00:00:00Z http://repositorio.lnec.pt:8080/jspui/handle/123456789/1019335 Computational Fluid Dynamics Modelling Applied to Urban Drainage: The Case Study of the Monsanto-Santa Apolónia Tunnel Inlet Structure, in Lisbon Moura, A. Drainage systems are crucial for managing wastewater and rainwater in urban areas and face challenges like urban sprawl, climate change, and aging infrastructure. The conventional methods employed to analyse the performance of drainage systems are inherently limited in their capacity to address the full complexity of these systems. Computational Fluid Dynamics (CFD) emerges as a promising tool by enabling 3D simulation of free-surface flows, incorporating turbulence phenomena. To create a methodology for developing a CFD model for turbulent free-surface flow, key parameters (mesh discretization, turbulence models, geometry constraints, boundary conditions, convergence criteria, scale-related assessments) were systematized in an optimized flowchart by applying it to the inlet infrastructure to the Monsanto-Santa Apolónia tunnel of Lisbon's Drainage Master Plan, employing the commercial software Flow3D. The study demonstrates that CFD simulations of free surface turbulent flows, employing a model development with increasingly refined and different mesh formulations and a validation mechanism, based on traditional hydraulic modelling, literature or real data collection, can produce strong results when employing a convergence criterion based on mass balance, with simulation times compatible with decision-making in civil engineering. It was also evidenced that reduced scale CFD models can offer faster convergence and accurate results of velocity fields, water heights or general flow behaviour. However, phenomena like hydraulic jumps can suffer from scale effects, due to the predominance of the viscosity. Finally, the study proves the CFD capabilities to implement Digital Twins in context of design, operation and maintenance, then offering numerous advantages for management utilities. 2025-05-01T00:00:00Z http://repositorio.lnec.pt:8080/jspui/handle/123456789/1019332 Caracterização experimental da rotura de diques fluviais por galgamento. Influência do número de Froude na evolução hidro-morfodinâmica da Brecha Gouveia, F. O aumento da frequência de eventos hidrológicos extremos, devido às alterações climáticas, intensifica a necessidade de compreender os mecanismos de rotura das estruturas de defesa contra cheias, como sejam os diques fluviais, fundamentais para a proteção de zonas habitadas e infraestruturas críticas. A rotura destas estruturas pode resultar em inundações severas, perdas humanas e elevados prejuízos socioeconómicos, tornando essencial o aprofundamento do conhecimento sobre os processos de erosão associados à rotura. Neste contexto, a presente investigação insere-se no projeto DikesFPro – Integrating Data and Models to Understand Dikes Failure Processes (PTDC/ECI-EGC/7739/2020), financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), e recorre a um modelo físico experimental localizado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para analisar a influência das condições do escoamento afluente, representadas pelo número de Froude, na evolução do processo de rotura (morfologia da brecha) e no caudal efluente da brecha (hidrograma de rotura). Foram realizados quatro (4) ensaios experimentais, induzindo uma rotura por galgamento de um dique fluvial homogéneo, mantendo constantes variáveis críticas, como o caudal afluente, o teor em água, a compactação, o material e a geometria do dique. Para monitorização e análise dos ensaios, recorreram-se a técnicas inovadoras, incluindo tecnologia LiDAR para captação da evolução do processo de rotura e o método Particle Tracking Velocimetry (PTV) para determinação dos campos de velocidade na aproximação à brecha. Os resultados obtidos nesta investigação contribuem para a caracterização detalhada do processo de rotura de diques, fornecendo dados para calibração e validação de modelos numéricos. Estes modelos permitirão melhorar a previsão do hidrograma de cheia efluente da rotura e assim, apoiar a definição de estratégias de mitigação e reforçar a segurança deste tipo de estruturas hidráulicas e das populações expostas aos riscos de inundação. 2025-03-01T00:00:00Z http://repositorio.lnec.pt:8080/jspui/handle/123456789/1019331 Estudo CFD de soleiras do Tipo PIANO KEYS. Comparação entre Tipo A e Tipo B Simões, J. A segurança e eficiência de infraestruturas hidráulicas, em particular durante a descarga de caudais em eventos de cheia, são fatores determinantes no seu estudo e dimensionamento. As soleiras do tipo Piano Key Weir (PKW) são caracterizadas por uma geometria que permite um maior comprimento de descarga sem a necessidade de aumentar a largura da barragem ou do canal em que sem encontram instaladas. Por este motivo, nos últimos anos têm sido utilizadas como uma alternativa inovadora a soleiras retilíneas ou de labirinto. Esta dissertação apresenta um estudo comparativo do desempenho hidráulico de soleiras do tipo Piano Keys (PKW), focando-se nas configurações do tipo A e tipo B. A investigação foi desenvolvida com recurso a modelação CFD, através do software de código aberto OpenFOAM v2412, utilizando o modelo interFoam, adequado para escoamentos multifásicos com superfície livre, como é característico em estruturas hidráulicas. A metodologia adotada envolveu a definição de um caso de estudo baseado no caudal médio das soleiras PKW existentes no mundo, a criação de modelos geométricos tridimensionais em ambiente CAD (FreeCAD), a geração de malhas computacionais adaptadas para simulações bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D), o cálculo CFD e análise dos resultados. As simulações bidimensionais permitiram estimar o desempenho isolado e aproximado de teclas interiores e exteriores, enquanto as simulações tridimensionais ofereceram uma visão global e realista do escoamento sobre a estrutura completa. Foram ainda aplicadas abordagens teóricas para estimar a capacidade de descarga de cada tipologia, permitindo a comparação dos resultados obtidos numericamente com previsões analíticas. Esta comparação revelou coerência nas tendências observadas, apesar de algumas limitações no que diz respeitos aos limites dos modelos simulados. Os resultados demonstraram que, na gama de caudais analisados, a configuração tipo B apresentou maior eficiência hidráulica, com carga hidráulica sobre a soleira inferior para o mesmo valor de caudal. Esta superioridade manteve-se ao longo de todas as simulações realizadas, confirmando o melhor desempenho da tipologia B no caso estudado. A presente dissertação contribui assim para uma melhor compreensão do comportamento hidráulico das soleiras PKW e para a promoção de soluções mais eficientes e seguras em projetos de descarregadores de barragens, destacando o papel da modelação CFD como ferramenta de apoio ao projeto. 2025-06-01T00:00:00Z