Toro Labbé, Juan PabloCortínez Villalobos, José MiguelFacultad de Ingeniería2021-04-222021-04-222019http://repositorio.unab.cl/xmlui/handle/ria/18643Tesis (Ingeniero Civil)En este trabajo se aborda el estudio numérico de las características del flujo sobre un vertedero escalonado con paredes convergentes comparando luego este tipo de obra con un vertedero escalonado de ancho constante. Dentro de las características del flujo estudiadas se encuentra la velocidad media, altura de agua, vorticidad y distribución de presiones. Para esto, se replicó el estudio experimental de Hunt et al. (2012), el cual consistía en un vertedero de paredes convergentes, constituido por 27 peldaños con una pendiente 3H:1V. El ancho del vertedero es de 4,5 m, cuenta con una cresta tipo Ogee y un rango para el ángulo de convergencia de 0 a 70°. Se modelaron dos casos utilizando el software OpenFOAM. El caso A corresponde a un modelo 2D de un vertedero escalonado, con el fin de emular el funcionamiento de un vertedero escalonado de paredes paralelas. El caso B corresponde al modelo 3D del caso A, lo cual permitió estudiar los efectos de las paredes sobre las características del flujo. Los resultados obtenidos muestran una buena relación con investigaciones recientes, tal como es el caso de la distribución de presiones adimensional, y la profundidad del flujo en el eje central y en la zona cercana a las paredes. Se encontró que la profundidad del flujo para la zona que limita con las paredes, es hasta 2 veces mayor que la profundidad del flujo en el eje central del vertedero. Para el caso de la presión, se localizaron los valores máximos en las zonas cercanas a las paredes. Además, se encontró que los valores máximos de velocidad se ubican en el eje central, a una distancia 3ℎ⁄5 del pseudo-bottom, perpendicular a la superficie libre. Finalmente, se encontró que los valores máximos de TKE se ubican en la zona central cerca de la superficie libre y cerca de la onda secundaria.This work addresses the numerical study of the characteristics of the flow over a stepped spillway with converging walls comparing this type of work with a stepped spillway of constant width. Among the characteristics studied are the mean flow velocity, the water depths, the vorticity and the pressure distribution. For this purpose, the experimental study by Hunt et al. (2012) was replicated, which consisted of a stepped spillway with converging walls, made up of 27 steps and a slope of 3H:1V. The width of the spillway is 4.5 m, with an Ogee crest profile, and a convergence angle ranging from 0 to 70°. Two cases were modeled using the software OpenFOAM. Case A corresponds to a 2D model of the stepped spillway, in order to emulate the operation of a stepped spillway with parallel walls. Case B corresponds to the 3D model of case A, which allowed to study the effects of the walls on the flow characteristics. The results obtained show a good agreement with recent investigations, such as the distribution of dimensionless pressure, and the flow depths in the central axis and in the region close to the walls. It was found that the flow depth close to the walls is up to two times greater than that in the central axis. Regarding pressure distributions, maximum values were located in the region near the walls. In addition, it was found that the velocity values were maximum in the central axis, and located at a distance of 3h/5 from the pseudo-bottom, perpendicular to the free surface. Finally, it was found that the maximum values of TKE were located in the central region near the free surface and near the secondary wave.esVertederos EscalonadosModelos MatemáticosSimulación por ComputadorTesis