Este trabalho apresenta uma investigação do escoamento no tubo de sucção de turbinas hidráulicas obtido através de cálculo por Método de Volumes Finitos. Para tanto são investigados três pontos de operação característicos das mesmas, sendo um deles fortemente caracterizado por fenômenos transientes. A investigação é feita com base em grandezas globais integrais relativas à operação de uma turbina hidráulica e em perfis de velocidades médios no tempo, medidos através da técnica LDA (Laser-Doppler-Anemometry) em ensaio de modelo reduzido (medições realizadas em trabalho utilizado como referência). Os perfis de velocidade em questão foram medidos nos tubos de sucção de duas turbinas diferentes (Francis e Propeller) e são a principal base de avaliação das simulações numéricas. Os perfis de velocidades são calculados através de simulações em regime permanente em todas as condições mencionadas para os dois casos, e através de simulações transientes para a condição de carga parcial na turbina Francis. O impacto da variação de parâmetros e modelos de simulação básicos são mostrados no decorrer do trabalho. As simulações em regime permanente para a turbina Francis foram realizadas para 4 diferentes malhas computacionais. Já para a turbina Propeller foi avaliada a influência da posição da interface entre os domínios computacionais correspondentes ao rotor e ao tubo de sucção nos perfis em questão. As simulações em regime transiente foram realizadas para a turbina Francis na condição de carga parcial, e foram avaliados os efeitos da utilização de modelagem de turbulência híbrida RANS/LES.

This work presents an investigation of the flow on hydraulic turbines draft tubes calculated through Finite Volume Method. Three characteristic operating conditions were simulated, being one of them strongly characterized by transient phenomena. The investigation is performed using integral global variables related to the operation of the hydraulic turbine and time-averaged velocity profiles measured on reduced model through the LDA (Laser-Doppler-Anemometry) technique (measurements were performed in another work which was taken as reference). The velocity profiles were measured in two different draft tubes, one related to a Francis and the other to a Propeller turbine, and are the main basis for the evaluation of the numerical simulations. They were calculated through steady-state simulations in all the mentioned operating conditions for both the turbines, and through transient simulation for part-load operation of the Francis turbine. The impact of different basic simulation parameters are shown in this work. The simulation in steady state for the Francis turbine has been performed for four different computational grids. On the Propeller turbine, the influence of the interface between the runner and draft tube domains has been also evaluated, once it is commonly a topic of discussions for axial machines. The transient simulations have been performed for the Francis Turbine at part load condition and the effects of different turbulence treatment has also been evaluated, through the application of a hybrid RANS/LES turbulence model.