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https://hdl.handle.net/10316/20459
Title: | Development of a Numerical Wave Tank Using OpenFoam | Authors: | Lambert, Rosebud Jasmine | Orientador: | Ferreira, Almerindo Domingues | Keywords: | OpenFoam; simulação numérica de ondas | Issue Date: | Jan-2012 | Citation: | LAMBERT, Rosebud Jasmine - Development of a Numerical Wave Tank Using OpenFoam. Coimbra: [s.n.],2012. Dissetação de Mestrado. | Serial title, monograph or event: | Development of a Numerical Wave Tank Using OpenFoam | Place of publication or event: | Coimbra | Abstract: | A modelação numérica constitui uma ferramenta fundamental para o
desenvolvimento da engenharia do mar e de dispositivos conversores da energia das ondas.
Nesta tese demonstra-se que o software OpenFOAM tem potencial para ser usado na
modelação de ondas num tanque, passo preliminar fundamental à modelação futura de
objectos flutuantes.
Neste trabalho o software de dinâmica de fluídos computacional OpenFOAM é utilizado para modelar ondas computacionalmente. São geradas ondas
regulares à entrada de um tanque com recurso às equações de segunda ordem de Stokes. A onda resultante é comparada com valores experimentais reais, em diversos locais ao longo do tanque, obtendo-se uma boa concordância geral. As ondas reais são geradas para o caso
em que existe um obstáculo colocado no fundo do canal. Os resultados das simulações
apresentam uma boa concordância com os dados experimentais, em especial na zona a
montante do obstáculo. Na zona de jusante, a precisão é inferior devido à produção de
harmónicos elevados. Constata-se ainda que o software OpenFOAM não permite simular
ondas regulares com um declive H/L acima de 0.05.
A simulação dinâmica de ondas mostra que é possível modelar diferentes
tipos de ondas (spilling, plunging e surging breaking waves) sobre uma superfície
inclinada, e constata-se que a extensão da zona de espraiamento simulada coincide com a
previsão teórica. Mostra-se ainda que o software OpenFOAM possui capacidades para
simular objectos flutuantes que interagem com as ondas geradas através da simulação de um caso simplificado. Abstract Numerical modelling has become a valuable tool for the ocean enginneering and wave energy industries. This thesis demonstrates that OpenFOAM has the potential to be used to model the formation and propagation of waves, and a floating coastal structure or wave energy device. In this work a numerical wave tank is developed using the computational fluid dynamic software OpenFOAM. Regular waves are generated at the inlet of the wave tank according to the Stokes second order theory. The resulting wave tank is verified against experimental data of regular waves propagating over a submerged bar. The simulation is shown to replicate the experimental values within a good degree of accuracy, although higher harmonic waves released after the submerged bar lead to minor disagreement in results after the submerged bar. In addition to these conclusions, it is found that OpenFOAM is unable to simulate regular waves with a steepness H/L above 0.05. The numerical wave tank is then shown to be able to simulate spilling, plunging and surging breaking waves over a sloped surface, with simulated run-up agreeing with the theoretical run-up range. OpenFOAM is also shown to be able to simulate a floating object that moves in response to regular waves. Keywords OpenFOAM, numerical wave tank, regular waves, breaking wave, wave run-up, floating object |
Description: | Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecãnica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra. | URI: | https://hdl.handle.net/10316/20459 | Rights: | openAccess |
Appears in Collections: | UC - Dissertações de Mestrado FCTUC Eng.Mecânica - Teses de Mestrado |
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