Simulation of the two-dimensional flow of the initiation channel of the Itaipu hydroelectric power plant by the lattice Boltzmann method

Este artigo analisa a capacidade do metodo do reticulado de Boltzmann (LBM) com multiplos tempos de relaxamento (MRT) na simulacao do escoamento em problemas praticos de engenharia. O estudo de caso abordado refere-se ao primeiro trecho do canal de iniciacao, que faz parte do canal da piracema, localizado no Usina Hidreletrica de Itaipu. O canal de iniciacao possui obstaculos submersos distribuidos de uma margem ate a outra, com o objetivo de reduzir a velocidade da agua e permitir a ocorrencia do ciclo da piracema. As equacoes governantes do escoamento sao as equacoes de aguas rasas, que serao resolvidas por meio do LBM-MRT. Utilizou-se condicoes de contorno adequadas para escoamento em canal, vazao e altura da agua constante na entrada e saida, respectivamente. Devido as caracteristicas do problema que pretende-se simular, incorporou-se ao codigo computacional uma tecnica de simulacao em grandes escalas (LES - Large Eddy Simulation) a qual permite obter resultados mais proximos do comportamento real do escoamento. Alem disso, avalia-se a estabilidade da simulacao em todos os pontos da malha para cada passo de tempo e, juntamente com a propriedade da consistencia do LBM, obtem-se a convergencia da solucao. A simulacao fornece a profundidade, velocidades nas direcoes {\textstyle x} e {\textstyle y} , e a magnitude da vorticidade da agua.