Estadísticas de Olas Extremas en Aguas Costeras: Experimentos a Gran Escala y Simulaciones Numéricas Avanzadas
Autores: Zhang, Jie; Benoit, Michel; Kimmoun, Olivier; Chabchoub, Amin; Hsu, Hung-Chu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Estadísticas de Olas Extremas en Aguas Costeras: Experimentos a Gran Escala y Simulaciones Numéricas Avanzadas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Mecanismo de formación
Olas extremas
áreas costeras
Profundidad del agua
Olas grandes
Efectos no lineales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El mecanismo de formación de olas extremas en las áreas costeras sigue siendo un problema contemporáneo abierto en mecánica de fluidos e ingeniería oceánica. Estudios previos han demostrado que la transición de la profundidad del agua de una zona más profunda a una más superficial aumenta la probabilidad de ocurrencia de grandes olas. De hecho, se requieren más esfuerzos para mejorar la comprensión de las variaciones en las estadísticas de olas extremas en tales condiciones. Para lograr este objetivo, se realizaron experimentos a gran escala de olas irregulares unidireccionales que se propagan sobre un perfil de fondo variable considerando diferentes profundidades de transición del agua. La validación de dos modelos numéricos altamente no lineales se llevó a cabo para un caso representativo. Los datos recopilados fueron examinados e interpretados utilizando análisis espectral o bispectral, así como análisis estadístico. La mayor probabilidad de ocurrencia de grandes olas fue confirmada por las distribuciones estadísticas construidas a partir de las series temporales de elevación de la superficie libre medidas, así como por los valores máximos locales de asimetría y curtosis alrededor del final de la pendiente. Se destacaron fuertes efectos no lineales de segundo orden a medida que las olas se propagan hacia la región más superficial. Se transmitió una cantidad significativa de energía de ola a modos de baja frecuencia. Basándonos en los datos experimentales, concluimos que la formación de olas extremas está relacionada principalmente con el efecto de segundo orden, que también es responsable de la generación de olas largas. Se muestra que las no linealidades de orden superior son despreciables en estos conjuntos de experimentos. Se compararon y analizaron varios modelos existentes para distribuciones de altura de ola. Parece que la distribución generalizada de Boccotti puede predecir la superación de grandes alturas de ola con buena confianza.
Descripción
El mecanismo de formación de olas extremas en las áreas costeras sigue siendo un problema contemporáneo abierto en mecánica de fluidos e ingeniería oceánica. Estudios previos han demostrado que la transición de la profundidad del agua de una zona más profunda a una más superficial aumenta la probabilidad de ocurrencia de grandes olas. De hecho, se requieren más esfuerzos para mejorar la comprensión de las variaciones en las estadísticas de olas extremas en tales condiciones. Para lograr este objetivo, se realizaron experimentos a gran escala de olas irregulares unidireccionales que se propagan sobre un perfil de fondo variable considerando diferentes profundidades de transición del agua. La validación de dos modelos numéricos altamente no lineales se llevó a cabo para un caso representativo. Los datos recopilados fueron examinados e interpretados utilizando análisis espectral o bispectral, así como análisis estadístico. La mayor probabilidad de ocurrencia de grandes olas fue confirmada por las distribuciones estadísticas construidas a partir de las series temporales de elevación de la superficie libre medidas, así como por los valores máximos locales de asimetría y curtosis alrededor del final de la pendiente. Se destacaron fuertes efectos no lineales de segundo orden a medida que las olas se propagan hacia la región más superficial. Se transmitió una cantidad significativa de energía de ola a modos de baja frecuencia. Basándonos en los datos experimentales, concluimos que la formación de olas extremas está relacionada principalmente con el efecto de segundo orden, que también es responsable de la generación de olas largas. Se muestra que las no linealidades de orden superior son despreciables en estos conjuntos de experimentos. Se compararon y analizaron varios modelos existentes para distribuciones de altura de ola. Parece que la distribución generalizada de Boccotti puede predecir la superación de grandes alturas de ola con buena confianza.