Un nuevo esquema BEM-FEM para la interacción de olas de agua con múltiples cilindros verticales en presencia de corrientes
Autores: Magkouris, Alexandros; Belibassakis, Kostas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un nuevo esquema BEM-FEM para la interacción de olas de agua con múltiples cilindros verticales en presencia de corrientes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Interacción
Olas
Corrientes
Estructuras marinas
Simulación numérica
Offshore
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La interacción de olas y corrientes con estructuras marinas encuentra aplicaciones interesantes, incluyendo el estudio de sistemas de protección costera y en alta mar, como en el caso de los rompeolas permeables. Estos últimos sistemas presentan varios beneficios, incluyendo una disminución en el aumento de olas, la energía de las olas reflejadas y la excitación de carga, permitiendo la propagación de parte del flujo incidente hacia el lado de sotavento, facilitando la mejora de la calidad del agua en las áreas protegidas. El presente trabajo se centra en la modelización y simulación numérica de campos de olas, interactuando con arreglos de cilindros verticales en presencia de corrientes. El problema se trata en el marco de la teoría potencial en el dominio de frecuencia, asumiendo olas de pequeña inclinación, en conjunto con la formulación de integrales de contorno. Se presentan y discuten resultados numéricos, respecto a la estructura de los campos de flujo 3D reflejados y transmitidos, haciendo que el modelo sea adecuado para fines de optimización; sin embargo, presenta un costo computacional elevado. Por otro lado, para velocidades de corriente pequeñas, el problema puede considerarse aproximadamente en el plano horizontal, modelado por la ecuación de Helmholtz 2D con coeficientes variables, que se trata numéricamente mediante un esquema acoplado BEM-FEM. Se presentan ejemplos numéricos, demostrando que este último modelo es rentable, proporcionando predicciones razonables, y puede ser utilizado para el estudio preliminar de las características hidrodinámicas de las configuraciones consideradas y el apoyo del diseño.
Descripción
La interacción de olas y corrientes con estructuras marinas encuentra aplicaciones interesantes, incluyendo el estudio de sistemas de protección costera y en alta mar, como en el caso de los rompeolas permeables. Estos últimos sistemas presentan varios beneficios, incluyendo una disminución en el aumento de olas, la energía de las olas reflejadas y la excitación de carga, permitiendo la propagación de parte del flujo incidente hacia el lado de sotavento, facilitando la mejora de la calidad del agua en las áreas protegidas. El presente trabajo se centra en la modelización y simulación numérica de campos de olas, interactuando con arreglos de cilindros verticales en presencia de corrientes. El problema se trata en el marco de la teoría potencial en el dominio de frecuencia, asumiendo olas de pequeña inclinación, en conjunto con la formulación de integrales de contorno. Se presentan y discuten resultados numéricos, respecto a la estructura de los campos de flujo 3D reflejados y transmitidos, haciendo que el modelo sea adecuado para fines de optimización; sin embargo, presenta un costo computacional elevado. Por otro lado, para velocidades de corriente pequeñas, el problema puede considerarse aproximadamente en el plano horizontal, modelado por la ecuación de Helmholtz 2D con coeficientes variables, que se trata numéricamente mediante un esquema acoplado BEM-FEM. Se presentan ejemplos numéricos, demostrando que este último modelo es rentable, proporcionando predicciones razonables, y puede ser utilizado para el estudio preliminar de las características hidrodinámicas de las configuraciones consideradas y el apoyo del diseño.