Simulación Numérica de Olas Irregulares Rompiendo Usando un Método de Compresibilidad Artificial Acoplada
Autores: Dermatis, Athanasios; Ntouras, Dimitrios; Papadakis, George
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación Numérica de Olas Irregulares Rompiendo Usando un Método de Compresibilidad Artificial Acoplada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Rompimiento de olas
Métodos numéricos
Olas irregulares
Cierre de turbulencia
Generación de olas irregulares
Energía cinética turbulenta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La ruptura de olas es ampliamente reconocida como un fenómeno muy desafiante de emular utilizando métodos numéricos/computacionales. En esa condición, la transición de modelar olas regulares a olas irregulares no es trivial. A pesar de que algunos problemas se superan en simulaciones de CFD, todavía hay dos problemas sustanciales a tener en cuenta. El primero implica la generación adecuada de olas irregulares en un tanque de olas numérico, mientras que el segundo es la introducción del régimen turbulento de ruptura en el solucionador. El presente trabajo aborda estos dos problemas empleando el modelo k- SST estabilizado para el cierre de turbulencia y proponiendo un método eficiente y preciso para la generación de olas irregulares. Aparte de eso, se utiliza un método de compresibilidad artificial para acoplar el sistema de ecuaciones, que resuelve estas ecuaciones de manera no segregada y supera problemas relacionados con la existencia de la interfaz en flujos de superficie libre. La metodología se valida a través del caso de prueba de propagación de olas irregulares sobre una barra de rompiente sumergida y un fondo inclinado por tramos, indicando la capacidad del método para capturar fenómenos de ruptura de olas irregulares. Las simulaciones están en buen acuerdo con los datos experimentales respecto a los espectros de energía y las series temporales de superficie libre, mientras que los resultados sugieren que la conocida sobrepredicción de la energía cinética turbulenta (TKE) está significativamente restringida por el modelo k- SST estabilizado.
Descripción
La ruptura de olas es ampliamente reconocida como un fenómeno muy desafiante de emular utilizando métodos numéricos/computacionales. En esa condición, la transición de modelar olas regulares a olas irregulares no es trivial. A pesar de que algunos problemas se superan en simulaciones de CFD, todavía hay dos problemas sustanciales a tener en cuenta. El primero implica la generación adecuada de olas irregulares en un tanque de olas numérico, mientras que el segundo es la introducción del régimen turbulento de ruptura en el solucionador. El presente trabajo aborda estos dos problemas empleando el modelo k- SST estabilizado para el cierre de turbulencia y proponiendo un método eficiente y preciso para la generación de olas irregulares. Aparte de eso, se utiliza un método de compresibilidad artificial para acoplar el sistema de ecuaciones, que resuelve estas ecuaciones de manera no segregada y supera problemas relacionados con la existencia de la interfaz en flujos de superficie libre. La metodología se valida a través del caso de prueba de propagación de olas irregulares sobre una barra de rompiente sumergida y un fondo inclinado por tramos, indicando la capacidad del método para capturar fenómenos de ruptura de olas irregulares. Las simulaciones están en buen acuerdo con los datos experimentales respecto a los espectros de energía y las series temporales de superficie libre, mientras que los resultados sugieren que la conocida sobrepredicción de la energía cinética turbulenta (TKE) está significativamente restringida por el modelo k- SST estabilizado.