Applications of computational fluid dynamics in irrigation engineering

International audience; Computational fluid dynamics (CFD) techniques have become an important tool for investigating and predicting flow behavior in many industrial and engineering processes. In the last two decades, CFD has been used for the study, design, and improvement of irrigation equipment. Numerical simulations can be used to predict fluid flow, heat transfer, and chemical reactions within complex systems. The objective of this review is to provide an overview of the uses of CFD in irrigation engineering applications. The paper is organized into two main sections: fundamentals of CFD and irrigation engineering applications. The first section presents the main methods used in numerical simulations, basic equations to predict fluid flow parameters, meshing concerns, and convergence criteria. In the second section, we present applications related to friction and local head losses in pipes, liquid and solid-liquid flow simulation in drippers, chemical scaling, filters, sprinklers, direct-acting pressure-regulating valves, and Venturi injectors. The briefly described applications indicated that CFD modeling can be an accurate, quick, and feasible method for the investigation of flow parameters in irrigation pipes, fittings, emitters, and accessories. The CFD simulations can be useful for designing new products as well as for improving and optimizing existing products. Computational fluid dynamics uses in irrigation engineering must be encouraged, particularly for innovation purposes resulting from the cooperation between academia and irrigation companies.; Técnicas de fluido dinâmica computacional (CFD) se tornaram uma importante ferramenta para estudos e estimativas relacionadas ao escoamento de fluidos em diversos processos industriais e de engenharia. Nas últimas duas décadas, CFD tem sido utilizado para o estudo, projeto e aprimoramento de equipamentos de irrigação. Simulações numéricas podem ser utilizadas para estimativas de escoamento de fluidos, transferência de calor e reações químicas em sistemas complexos. O objetivo desta revisão é fornecer uma visão geral sobre uso de CFD em aplicações de engenharia de irrigação. O artigo está organizado em duas seções principais: fundamentos sobre CFD e aplicações em engenharia de irrigação. A primeira seção apresenta os principais métodos utilizados para simulação numérica, equações básicas para estimativa de parâmetros de escoamento, recomendações relacionadas a malha utilizada nas simulações, e critérios de convergência de resultados. Na segunda seção, são apresentadas aplicações relacionadas a perda distribuída e localizada de carga em tubulações, simulações de escoamento em labirinto de gotejadores com líquidos e sólidos-líquidos, precipitação de químicos, filtros, aspersores, válvulas reguladoras de pressão e injetores Venturi. As aplicações, embora descritas de modo breve, evidenciam que a modelagem utilizando CFD caracteriza um método que pode ser exato, rápido e viável para o estudo de parâmetros de escoamento em tubulações, conexões, emissores e acessórios de irrigação. As simulações empregando CFD podem ser úteis para o projeto de novos produtos, assim como para o aprimoramento e otimização de produtos existentes. Usos de CFD em engenharia de irrigação devem ser estimulados, especialmente com o propósito de inovação envolvendo parcerias entre a universidade e empresas de irrigação.