Proposition of a new model for the computational simulation of cavitation resulting from water hammer in water mains

In the transient state of a system, the occurrence of vapor pressure can be found in such as low system load, high system peaks or transient production. With this, a vapor cavity is produced in the flow, possibly causing a column separation in the liquid. Subsequently, at the meeting of the liquid, high pressures are formed, significantly damaging the piping. THE cavitation is debated and studied until the present day, even with several developed researches, because there are some models that require hard data to be acquired, becoming when a computational simulation is to be performed. The method used in the This work is based on the method of the simple model, which is called the discrete gas cavity model. The model used, if compared to others, such as, discrete steam cavity model, column separation with constant wave velocity and no air release is much more intuitive and easy computational simulation, however, its main deficiency lies in the numerical oscillations that tend to be less damped. Therefore, this cavitation model can be transient phenomenon, since it always adopts the minimum pressure load equal to Steam pressure. In addition, to facilitate the modeling and general exposition of the analysis transient, it was considered a void within the system, thus modifying the analysis, because Gas and steam were previously analyzed inside the system. The method of cavitation in the software called UFC7, giving support for validation with the data available in the works of Nguyen, Bergant and Pezzinga. That in turn, showed to be very close, comparing with the graphs of each node contained in the model. However, with the computational numerical modeling of cavitation, the results were because the numerical method presented pressure to the experimental data, forming a final product of proven validity.No estado transitório de um sistema, a ocorrência de pressão de vapor pode ser encontrada em algumas situações, tais como, baixa carga do sistema, picos altos do sistema ou situações de rápida produção do transiente. Com isso, uma cavidade de vapor é produzida no fluxo, ocasionando eventualmente uma separação de coluna no líquido. Posteriormente, no encontro do líquido, altas pressões são formadas, prejudicando significativamente a tubulação. A cavitação é debatida e estudada até os dias atuais, mesmo com várias pesquisas desenvolvidas, pois existem alguns modelos que exigem dados difíceis de serem adquiridos, tornando-se complexo quando se pretende realizar uma simulação computacional. O método utilizado no presente trabalho tem como base para seus cálculos o método das características, tornando um modelo simples, o qual é chamado de modelo de cavidade de gás discreto. O modelo utilizado, se comparado a outros, tais como, modelo de cavidade de vapor discreto, separação de coluna com velocidade da onda constante e não liberação de ar é bem mais intuitivo e de fácil simulação computacional, todavia, sua principal deficiência está nas oscilações numéricas que tendem a um menor amortecimento da onda. Posto que, este modelo de cavitação pode evidenciar o fenômeno transiente, pois sempre se adota a carga de pressão mínima igual a pressão de vapor. Ademais, para facilitar a modelagem e expor de forma geral a análise transitória, considerou-se um vazio dentro do sistema, sendo assim modifica-se a analise, pois anteriormente se tinha gás e vapor analisados dentro do sistema. Simulou-se o método de cavitação no software chamado de UFC7, dando suporte para validação com os dados experimentais disponíveis nos trabalhos do Nguyen, Bergant e Pezzinga. Que por sua vez, mostrou-se muito próximo, comparando com os gráficos de cada nó contido no modelo. Entretanto, com a modelagem numérica computacional da cavitação, os resultados foram de grande relevância, pois o método numérico apresentou variações de carga de pressão próximas aos dados experimentais, formando um produto final de validade comprovada