Aplicação de um modelo numérico não-linear trimestral na análise de ondas sobre quebra-mares trapezoidais submersos

Abstract

Neste artigo, analisa-se o desempenho do modelo não-linear tridimensional de Navier-Stokes, FLUINCO, na simulação da propagação de ondas sobre fundos de profundidade variável. O modelo numérico é baseado na integração direta das equações de Navier-Stokes (Teixeira), as quais são discretizadas no tempo e no espaço através de um esquema de Taylor-Galerkin semi-implícito de dois passos usando um elemento tetraédrico linear. Adapta uma formulação arbitrária Lagrangeana-Euleriana que é compatível com o movimento da superfície livre. Primeiramente, o código é testado para o caso da propagação de uma onda monocromática em um canal, sendo comparados os resultados numéricos (campos de pressão o de velocidades) com as soluções teóricas. Seguidamente, o modelo é sucessivamente aplicado a problemas que envolvem os quebra-mares trapezoidais. São considerados três casos de teste com a mesma inclinação da rampa a montante, 1:20, mas com rampas a jusante de inclinações 1:10 (estudado experimentalmente por Dingemans), 45º e 90º. Além dos resultados de elevação da superfície em vários pontos do domínio, são apresentados também os campos de pressão e de velocidades. Enquanto que no primeiro caso, com rampa a jusante 1:10, o escoamento não apresenta se a presença de vórtices nas proximidades da junção do patamar com a rampa a jusante. Os resultados mostraram a capacidade do modelo em tratar problemas em que a circulação vertical é significativa, incluindo fenômenos como a separação do escoamento e formação de vórtices.