Simulaciones numéricas de campos de flujo inducidos por ondas alrededor de cilindros circulares verticales de gran diámetro que emergen en la superficie
Autores: Alfonsi, Giancarlo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2015
Acceso abierto
Artículo científico
2015
Simulaciones numéricas de campos de flujo inducidos por ondas alrededor de cilindros circulares verticales de gran diámetro que emergen en la superficie
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Difracción
Ondas de agua
Potencial de velocidad
Ecuaciones de Euler
Ecuaciones de Navier-Stokes
Extracción de estructuras de flujo
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Se realiza un análisis computacional sobre la difracción de ondas de agua inducidas por un cilindro circular vertical de gran diámetro que atraviesa la superficie. Con referencia a casos de ondas lineales, el fenómeno se considera preliminarmente en términos de potencial de velocidad, un marco teórico simplificado en el que se incorporan las hipótesis de fluido no viscoso y flujo irrotacional. Luego, y como análisis de primera aproximación, se consideran las ecuaciones de Euler en variables primitivas (un marco en el que el fluido aún se maneja como no viscoso, pero el campo puede ser rotacional). Finalmente, se analiza el comportamiento del fluido real, integrando numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes completas (fluido viscoso y campo rotacional) en su formulación de velocidad-presión, siguiendo el enfoque de la Simulación Numérica Directa (DNS, no se utilizan modelos para la porción fluctuante del campo de velocidad). Para una mayor investigación de los campos de flujo, se aplican el criterio para la extracción de la estructura del flujo y la técnica de descomposición de Karhunen-Loève (KL) para la extracción de los modos de flujo más energéticos respectivamente a los campos calculados. Se encuentra que existen diferencias notables entre los campos inducidos por las olas, tal como se derivan dentro de los diferentes marcos de computación probados.
Descripción
Se realiza un análisis computacional sobre la difracción de ondas de agua inducidas por un cilindro circular vertical de gran diámetro que atraviesa la superficie. Con referencia a casos de ondas lineales, el fenómeno se considera preliminarmente en términos de potencial de velocidad, un marco teórico simplificado en el que se incorporan las hipótesis de fluido no viscoso y flujo irrotacional. Luego, y como análisis de primera aproximación, se consideran las ecuaciones de Euler en variables primitivas (un marco en el que el fluido aún se maneja como no viscoso, pero el campo puede ser rotacional). Finalmente, se analiza el comportamiento del fluido real, integrando numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes completas (fluido viscoso y campo rotacional) en su formulación de velocidad-presión, siguiendo el enfoque de la Simulación Numérica Directa (DNS, no se utilizan modelos para la porción fluctuante del campo de velocidad). Para una mayor investigación de los campos de flujo, se aplican el criterio para la extracción de la estructura del flujo y la técnica de descomposición de Karhunen-Loève (KL) para la extracción de los modos de flujo más energéticos respectivamente a los campos calculados. Se encuentra que existen diferencias notables entre los campos inducidos por las olas, tal como se derivan dentro de los diferentes marcos de computación probados.