Modelagem computacional da propagação de espectro de ondas em tanques

• Autor(a) principal: Rodrigues, Luciano
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Texto Completo: http://repositorio.furg.br/handle/1/9068
• topic: Geometria e modelagem computacional; Tanque de ondas; Espectro de ondas; Praia numérica; Simulação numérica; Volume de fluido; Ondas oceânicas; Computational modeling; Waves tank; Wave spectrum; Numerical beach; Numerical simulation; Volume of fluid; Ocean waves

Em engenharia existem, fundamentalmente, três ferramentas para desenvolvimento de projetos e análises de problemas, métodos analíticos, métodos numéricos e experimentais. Os trabalhos experimentais de Engenharia Oceânica e Naval tem usado tanques de ondas. No entanto, considerando o avanço dos computadores e dos modelos numéricos atualmente, na literatura, há diversos estudos considerando tanque de ondas para a simulação numérica. Desta forma os pesquisadores tem cada vez mais utilizado a modelagem computacional para analisar os processos oceânicos, uma vez que a simulação numérica é uma importante metodologia na execução de um projeto de engenharia, pois o experimental muitas vezes não é possível, seja pelo elevado custo financeiro e até mesmo por segurança. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma metodologia de simulação numérica de espectro de ondas em tanques numérico. O objetivo é obter recomendações sobre a discretização espacial e temporal, influência do número de componentes de ondas no espectro de ondas, a influência da profundidade da superfície livre e a influência do número de pontos considerados para a montagem da curva de densidade de energia através da Transformada Rápida de Fourier. Para tanto é considerado um espectro de ondas do tipo Pierson-Moskowitz, com altura e período significativos definidos. Além disso, uma importante atualização no modelo computacional é a eliminação da reflexão das ondas através de uma região de amortecimento, chamada de praia numérica. Para a solução numérica é empregado um código de dinâmica dos fluidos computacional, FLUENT® baseado no Método de Volumes Finitos (MVF). A geometria e a geração da malha são desenvolvidas no software GAMBIT®. O modelo multifásico Volume of Fluid (VOF) é aplicado no tratamento da interação água-ar. As recomendações obtidas, principalmente para a discretização espacial e temporal, indicam que é possível reproduzir numericamente a propagação de espectro de ondas em tanques com acurácia. Com isto, entende-se que este trabalho poderá ser utilizado como referencial, principalmente no estudo numérico de dispositivos conversores de energia das ondas do mar em energia elétrica, pois com as recomendações obtidas é possível simular computacionalmente espectro de ondas em tanques de ondas, o que representa um modelo mais realístico.