El problema de radiación de un esferoide oblato sumergido en una profundidad de agua finita utilizando el método del sistema de singularidades de imagen
Autores: Anastasiou, Eirini I.; Chatjigeorgiou, Ioannis K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
El problema de radiación de un esferoide oblato sumergido en una profundidad de agua finita utilizando el método del sistema de singularidades de imagen
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Extracción de energía de olas
Geometría esferoidal oblata
Parámetros hidrodinámicos
Formulación analítica
Simulaciones numéricas
Validación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio examina los parámetros hidrodinámicos de una geometría única que podría utilizarse de manera efectiva para aplicaciones de extracción de energía de olas. En particular, nos preocupa la geometría esferoidal oblata que proporciona la ventaja de un área de impacto más amplia sobre las olas, más cerca de la superficie libre donde la presión hidrodinámica es mayor. Además, el problema se formula y se resuelve analíticamente a través de un método que es robusto y, lo más importante, muy rápido. En particular, desarrollamos una formulación analítica para el problema de radiación de un esferoide oblato completamente sumergido en un campo líquido de profundidad de agua finita. Se considera la configuración axisimétrica del esferoide, es decir, el eje de simetría es perpendicular a la superficie libre no perturbada. Para resolver el problema, se emplea el método del sistema de singularidades de imagen. Este método permite la expansión del potencial de velocidad en una serie de armónicos esferoidales oblatos y la derivación de expresiones analíticas para los coeficientes hidrodinámicos de los grados de libertad translacionales del cuerpo. Se presentan simulaciones numéricas y validaciones teniendo en cuenta la relación de esbeltez del esferoide, la inmersión por debajo de la superficie libre y la profundidad del agua. Las validaciones aseguran la corrección y la precisión del método propuesto. Utilizando el mismo enfoque, todo el proceso se implementa también para un disco, dado que un disco es el caso límite de un esferoide oblato ya que su semi-eje menor se aproxima a cero.
Descripción
Este estudio examina los parámetros hidrodinámicos de una geometría única que podría utilizarse de manera efectiva para aplicaciones de extracción de energía de olas. En particular, nos preocupa la geometría esferoidal oblata que proporciona la ventaja de un área de impacto más amplia sobre las olas, más cerca de la superficie libre donde la presión hidrodinámica es mayor. Además, el problema se formula y se resuelve analíticamente a través de un método que es robusto y, lo más importante, muy rápido. En particular, desarrollamos una formulación analítica para el problema de radiación de un esferoide oblato completamente sumergido en un campo líquido de profundidad de agua finita. Se considera la configuración axisimétrica del esferoide, es decir, el eje de simetría es perpendicular a la superficie libre no perturbada. Para resolver el problema, se emplea el método del sistema de singularidades de imagen. Este método permite la expansión del potencial de velocidad en una serie de armónicos esferoidales oblatos y la derivación de expresiones analíticas para los coeficientes hidrodinámicos de los grados de libertad translacionales del cuerpo. Se presentan simulaciones numéricas y validaciones teniendo en cuenta la relación de esbeltez del esferoide, la inmersión por debajo de la superficie libre y la profundidad del agua. Las validaciones aseguran la corrección y la precisión del método propuesto. Utilizando el mismo enfoque, todo el proceso se implementa también para un disco, dado que un disco es el caso límite de un esferoide oblato ya que su semi-eje menor se aproxima a cero.