Metodologías CFD eficientes para canales y tanques numéricos de oleaje
RESUMEN En esta tesis se presentan metodologías de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para el acoplamiento de modelos de flujo viscoso bidimensionales y tridimensionales con el objetivo principal de desarrollar técnicas eficientes y precisas para el modelado de la interacción oleaje-estructura...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Cantabria (UC) |
| Repositorio: | UCrea Repositorio Abierto de la Universidad de Cantabria |
| Idioma: | español inglés |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.unican.es:10902/24252 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10902/24252 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Canales y tanques numéricos de oleaje Interacción Oleaje-estructura Ecuaciones de Navier-Stokes Modelos acoplados Acoplamiento modelos 2D-3D Acoplamiento unidireccional Acoplamiento bidireccional Modelado híbrido Absorción activa del oleaje Filtros digitales Dispositivos de generación del oleaje Numerical wave tank Wave-structure interaction Navier-Stokes Equations Coupled models 2D-3D coupled models One-way coupling Two-way coupling Hybrid modelling Active wave absorption Digital filters Wavemakers OpenFOAM® |
| Sumario: | RESUMEN En esta tesis se presentan metodologías de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para el acoplamiento de modelos de flujo viscoso bidimensionales y tridimensionales con el objetivo principal de desarrollar técnicas eficientes y precisas para el modelado de la interacción oleaje-estructura en canales y tanques numéricos de oleaje. Las metodologías se desarrollan con el método de volúmenes finitos en OpenFOAM empleando un enfoque multidominio sin zonas de superposición de los dominios numéricos. Se desarrolla un modelo acoplado para resolver las ecuaciones de gobierno en los dominios computacionales bidimensional y tridimensional. Las metodologías de acoplamiento se consiguen utilizando estrategias unidireccionales y bidireccionales aplicadas como condiciones de contorno en las interfaces entre los dominios. Se describen en detalle las estrategias unidireccionales y bidireccionales, el modelo acoplado y los aspectos numéricos. Las metodologías se validan considerando la propagación de una amplia gama de hidrodinámicas del oleaje sobre fondo horizontal y un conjunto de casos de interacción oleaje-estructura. Los resultados numéricos se corresponden bien con los datos experimentales y las simulaciones tridimensionales. Se demuestra que las metodologías de acoplamiento son muy precisas para transferir la hidrodinámica del oleaje, considerando oleaje regular e irregular incluyendo los mecanismos de generación de segundo orden. Las metodologías demuestran ser precisas y eficientes para predecir la elevación de la superficie libre, los coeficientes de reflexión del oleaje, los campos de velocidad y presión y las cargas del oleaje sobre las estructuras. Para tener en cuenta la dispersión del oleaje y mejorar el rendimiento de la absorción activa del oleaje reflejado, se desarrolla un sistema de absorción basado en el movimiento de los contornos de absorción y filtrado digital. Se describe en detalle el diseño de los filtros digitales y la implementación del sistema de absorción en el modelo CFD. Dicho sistema se combina con las metodologías de acoplamiento para conseguir un modelo eficiente y mejorado para el estudio de la interacción oleaje-estructura. |
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