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Un modelo de olas lineales cerca de la costa con el método de malla no estructurada de volumen finito mixto y diferencia finita

Autores: Lai, Yong G.; Kim, Han Sang

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Un modelo de olas lineales cerca de la costa con el método de malla no estructurada de volumen finito mixto y diferencia finita


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Modelo de olas
Modelo de corrientes
Modelos numéricos
Entorno de estuario
Cerca de la costa
Interacciones

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El entorno costero y de estuario se caracteriza por procesos naturales complejos. Una característica prominente son las olas generadas por el viento, que transfieren energía y dan lugar a varios fenómenos no observados donde la hidrodinámica está dictada solo por corrientes. En las últimas décadas, se han desarrollado modelos numéricos para predecir el estado de las olas y las corrientes y sus interacciones. Sin embargo, la mayoría de los modelos se han basado en el enfoque de dos modelos en el que el modelo de olas se desarrolla de forma independiente del modelo de corrientes y ambos se acoplan a través de un módulo de control separado. En este estudio, se desarrolla un nuevo modelo de olas que se integra en un modelo de corrientes bidimensional (2D) existente, SRH-2D. El trabajo conduce a un nuevo modelo de olas y corrientes basado en el enfoque de un solo modelo. Los procesos físicos del nuevo modelo de olas se basan en la última formulación de tercera generación en la que se resuelve la ecuación de balance de acción de olas espectrales de modo que la forma del espectro no se imponga previamente y los efectos no lineales no se parametrizan. Las nuevas contribuciones del presente estudio radican principalmente en el método numérico adoptado, que incluye: (a) un nuevo método de separación de operadores que permite una solución implícita de la ecuación de acción de olas en el espacio geográfico; (b) un método mixto de volumen finito y diferencia finita; (c) una malla poligonal no estructurada en el espacio geográfico; y (d) una sola malla para ambos modelos de olas y corrientes que allana el camino para el uso del enfoque de un solo modelo. Una ventaja del modelo presente es que la propagación de olas de aguas profundas a aguas poco profundas en la costa y la interacción entre las olas y los afluentes de ríos pueden llevarse a cabo sin problemas. Se evitan las tediosas interpolaciones y la llamada operación de control de múltiples modelos adoptada por muchos modelos existentes. Como resultado, se evitan los errores de interpolación subyacentes y la pérdida de información debido a la coincidencia entre dos mallas, lo que lleva a una mayor eficiencia y precisión computacional. El nuevo modelo de olas se desarrolla y verifica utilizando varios casos. Los procesos de olas costeras verificados incluyen el aumento de olas, la refracción, la ruptura de olas y la difracción. Los resultados del modelo predicho se comparan bien con la solución analítica o los datos medidos en todos los casos.

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