Simulação numérica do escoamento de superfície livre sobre estrutura geradora de ondas

Abstract

O objetivo desta dissertação de mestrado consiste no estudo computacional utilizando o ANSYS® CFX®, do escoamento de superfície livre sobre uma estrutura geradora de ondas de modo a avaliar o seu funcionamento hidrodinâmico para a prática do surf.Com o aumento do número de praticantes do surf, os recifes artificias demonstram ser uma opção válida para a criação de novos locais para a sua prática. Portanto, o estudo computacional realizado, sobre a interação destas estruturas com as ondas, é fundamental para a sua viabilidade e, reduz também os recursos humanos e financeiros comparativamente à via experimental.Para as simulações computacionais realizadas recorreu-se à teoria de Stokes de segunda ordem e à teoria Wavemaker. Foram simulados dois casos: (i) escoamento sem estrutura geradora de ondas e (ii) escoamento com estrutura geradora de ondas.Para as simulações sem recife artificial, as ondas foram geradas utilizando, separadamente, as teorias em estudo. Concluiu-se que o wavemaker do tipo pistão produz ondas com melhor aproximação à realidade.Na situação do escoamento com recife artificial, foi calculada a altura significativa da onda ao longo do eixo horizontal do domínio, para ondas geradas pelo wavemaker do tipo pistão. Verificou-se que o recife artificial amplifica a onda incidente. No entanto, os resultados obtidos não são coincidentes com os da literatura e, não ocorre a rebentação da onda sobre este.___________________________________________________________________

The main objective of this master’s thesis consists of the computational study using ANSYS® CFX® of the free surface flow on a wave generating structure in order to evaluate its hydrodynamic functioning for surfing.With the increase in the number of surfers, artificial reefs prove to be a valid option for the creation of new places for their practice. Therefore, the computational study carried out on the interaction of these structures with the waves is fundamental for their viability and also reduces the human and financial resources compared to the experimental route.The computational simulations were performed using Stokes second-order theory and Wavemaker theory. Two cases were simulated: (i) flow without wave generating structure and (ii) flow with wave generating structure.For the simulations without artificial reef, the waves were generated using, separately, the theories under study. It was concluded that the piston-type wavemaker produces waves with better approximation to reality.In the situation of flow with wave generating structure, the significant wave height along the horizontal axis of the domain was calculated for waves generated by the piston-type wavemaker. It was verified that the artificial reef amplifies the incident wave. However, the results obtained do not agree with those of the literature, and does not occur wave breaking on the reef._____________________________________________________________________________________________________________________