Estudo da sensibilidade de malha e influência da discretização temporal na geração de ondas irregulares realísticas através da metodologia WaveMIMO

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X87167

Palavras-chave:

Metodologia WaveMIMO, Ondas irregulares, Estado de mar realístico, Sensibilidade de malha, Independência de passo de tempo

Resumo

O presente estudo aborda a investigação da sensibilidade de malha na região de superfície livre (SL) e a discretização do passo de tempo (Δt) empregados na geração de ondas irregulares através da metodologia WaveMIMO. Nesse estudo, essa metodologia trata dados que provém do modelo espectral TOMAWAC para obtenção de perfis de velocidade orbital de propagação de ondas realísticas, que posteriormente são impostos como condição de contorno na entrada do canal de ondas. Para tanto, são considerados dados realísticos referentes a um ponto próximo aos Molhes da Barra, em Rio Grande, no Rio Grande do Sul. As simulações numéricas foram realizadas no Fluent, software de dinâmica dos fluidos computacional baseado no método de volumes finitos. O modelo multifásico Volume of Fluid foi utilizado no tratamento da interface água-ar. Para a discretização da SL foram investigados quatro casos, o primeiro, sugerido na literatura e os outros três casos, subdividem a região em 4 segmentos, que, apresentam distintas discretizações entre si. Quanto à discretização temporal, comparou-se 4 casos distintos, relacionando o passo de tempo com o período médio (Tm) do estado de mar considerado. Os melhores resultados foram obtidos para a combinação de 60 elementos de malha na SL e Δt = Tm/120.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Maycon da Silveira Paiva, Universidade Federal do Rio Grande

Possui graduação em Matemática Aplica pela Universidade Federal do Rio Grande (FURG), atualmente mestrando junto ao Programa de Pós-Graduação em Matemática Aplicada (PPGMAp) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). 

Ana Paula Giussani Mocellin, Universidade Federal do Rio Grande

Mestrado em Matemática Aplicada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil(2023). Atualmente, doutoranda em Modelagem Computacional pela Universidade Federal do Rio Grande. Possui experiência na área de Dinâmica dos Fluidos, focada em energia das ondas do mar. 

Augusto Hack da Silva Koch, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Estudante de graduação em Engenharia de Gestão de Energia na UFRGS. Atua nos temas relacionados a microrredes inteligentes e geração de energia distribuida.

Phelype Haron Oleinik, Universidade Federal do Rio Grande

Engenheiro civil formado no curso de Engenharia Civil Costeira e Portuária da Universidade Federal do Rio Grande ⁠- FURG (2017). Mestre em engenharia oceânica pelo Programa de Pós Graduação em Engenharia Oceânica (PPGEO) da Universidade Federal do Rio Grande. Possui experiência em simulações de estado de mar utilizando modelos de onda espectrais, e simulação fluidodinâmica de dispositivos de conversão de energia das ondas. Possui também experiência em programação, e processamento e análise de dados. Trabalha no desenvolvimento de modelos numéricos de conversão de energia de ondas, de transporte de sedimentos em suspensão, de derrame de óleo e de dispersão de poluentes. 

Elizaldo Domingues dos Santos, Universidade Federal do Rio Grande

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio Grande (2004), mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2007) e doutorado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2011). Tem experiência na área de engenharia mecânica com ênfase em mecânica dos fluidos, transferência de calor, termodinâmica, dinâmica dos fluidos computacional, fontes renováveis de energia e design. Atualmente é professor Associado IV da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) e docente permanente dos Programas de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC) e Engenharia Oceânica (PPGEO). 

Luiz Alberto Oliveira Rocha, Universidade Federal do Rio Grande

Possui graduação em Engenharia Mecânica de Automóveis pelo Instituto Militar de Engenharia (1991), mestrado em Engenharia Mecânica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1995), doutorado em Engenharia Mecânica - Duke University (2002) e pós-doutorado na área de Turbulência no Instituto de Pesquisas Hidráulicas/UFRGS/RS (2006). Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor, atuando principalmente nos seguintes temas: otimizacao geométrica, análise energética e exergética, energias alternativas/renováveis, teoria constructal e design, modelagem, simulação e otimização de sistemas. Atualmente é professor convidado nos PPGs de Engenharia Mecânica da UFRGS, Modelagem Computacional e Engenharia Oceânica da FURG, e atua, também, como pesquisador colaborador no Laboratório de Sistemas de Escoamentos Complexos no Instituto de Ciências da Terra da Universidade de Évora em Portugal. 

Liércio André Isoldi, Universidade Federal do Rio Grande

Possui Curso Técnico em Mecânica pela Escola Técnica Federal de Pelotas (1993), Graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio Grande (1999), Graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande (1999), Mestrado em Engenharia Oceânica (PPGEO) pela Universidade Federal do Rio Grande (2002), Doutorado em Engenharia (PROMEC) pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2008) e Pós-Doutorado vinculado ao Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC) da Universidade Federal do Rio Grande (2009). Atualmente é Professor Associado IV (40h - DE) da Escola de Engenharia (EE) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG), Professor permanente do Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC-FURG) e do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica (PPGEO-FURG). 

Bianca Neves Machado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Licenciada em Matemática pela Universidade Federal do Rio Grande (2009), Mestra em Modelagem Computacional pela Universidade Federal do Rio Grande (2012), Doutora em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2016). Realizou Pós Doutorado na Universidade Federal do Rio Grande, junto ao Programa de Pós Graduação em Engenharia Oceânica (2017). Atualmente é professora adjunta, lotada no Departamento Interdisciplinar da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, atuando nos cursos de Engenharia de Gestão de Energia e Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia. Atua como Professora Permanente do Programa de Pós-Graduação em Matemática Aplicada (PPGMAp) da UFRGS. Possui experiência na área de Matemática Aplicada e Engenharia Mecânica, atuando com modelagem computacional e simulação numérica de dispositivos conversores da energia das ondas do mar em energia elétrica. 

Referências

Airy, G. B. (1845). Tides and Waves. Encyclopaedia Metropolitana.

Awk, T. (2017). TOMAWAC User Manual Version 7.2. 7.2.3. The Telemac-Mascaret Consortium 7nd ed.

Cardoso, S. D., Marques, W. C., Kirinus, E. D. P., & Stringari, C. E. (2014). Levantamento batimétrico usando cartas náuticas. In: 13ª Mostra da Produção Universitária, Rio Grande: Universidade Federal do Rio Grande, 2.

Chai, T., & Draxler, R. R. (2014). Root mean square error (RMSE) or mean absolute error (MAE)? – Arguments against avoiding RMSE in the literature. Geoscientific Model Development, 7, 1247-1250. DOI: 10.5194/gmd-7-1247-2014.

Gomes, M. N., Isoldi, L.A., Dos Santos, E. D., & Rocha, L. A. O. (2012). Análise de malhas para geração numérica de ondas em tanques.

In: Anais do VII Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas.

Hernández-Fontes, J. V., Martínez, M. L., Wojtarowski, A., González-Mendoza, J. L., Landgrave, R., & Silva, R. (2020). Is Ocean energy an alternative in developing regions? A case study in Michoacan, Mexico. Journal of Cleaner Production, 266, 121984. DOI:

1016/j.jclepro.2020.121984.

Hirt, C. W., & Nichols, B. D. (1981). Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. Journal of Computational Physics, 39, 201-225. DOI: 10.1016/0021-9991(81)90145-5.

Lisboa, R. C., Teixeira, P. R., & Didier, E. (2017). Regular and irregular wave propagation analysis in a flume with numerical beach using a Navier-Stokes based model. Defect and Diffusion Forum, 372, 81-90. DOI: 10.4028/www.scientific.net/DDF.372.81.

Machado, B. N., Oleinik, P. H., Kirinus, E. P., Dos Santos, E. D., Rocha, L. A. O., Gomes, M. N., Conde, J. M. P., & Isoldi, L. A. (2021). WaveMIMO Methodology: Numerical Wave Generation of a Realistic Sea State. Journal of Applied and Computational Mechanics, 7,

–2148. DOI: 10.22055/jacm.2021.37617.3051.

McCormick, M. E. (2010). Ocean Engineering Mechanics. Nova Iorque: Cambridge University Press. SBN: 978-0-521-8592-3 Hardback.

Oleinik, P. H., Tavares, G. P., Machado, B. N., & Isoldi, L. A. (2021). Transformation of Water Wave Spectra into Time Series of Surface

Elevation. Earth, 2, 997–1005. DOI: 10.3390/earth2040059.

Pecher, A., & Kofoed, J. P. (2017). Handbook of Ocean Wave Energy, 7nd ed. Switzerland: Springer Nature. ISBN: 978-3-319-39888-4.

Romanowski, A., Tezdogan, T., & Turan, O. (2019). Development of a CFD methodology for the numerical simulation of irregular sea-

states. Ocean Engineering, 192, 106530. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2019.106530.

Seibt, F. M., Dos Santos, E. D., Isoldi, L. A., & Rocha, L. A. O. (2023). Constructal Design on full-scale numerical model of a submerged horizontal plate-type wave energy converter. Marine Systems & Ocean Technology, 18, 1–13. DOI: 10.1007/s40868-023-00124-7.

Versteeg, H. K., & Malalasekera, W. (2007). An Introduction to Computational Fluid Dynamics – The Finite Volume Method, Pearson Education Limited, Harlow.

Downloads

Publicado

2024-11-04

Como Citar

Paiva, M. da S., Mocellin, A. P. G., Koch, A. H. da S., Oleinik, P. H., Santos, E. D. dos, Rocha, L. A. O., Isoldi, L. A., & Machado, B. N. (2024). Estudo da sensibilidade de malha e influência da discretização temporal na geração de ondas irregulares realísticas através da metodologia WaveMIMO. Ciência E Natura, 46(esp. 1), e87167. https://doi.org/10.5902/2179460X87167

Edição

v. 46 n. esp. 1 (2024): ERMAC e ENMC

Seção

Edição Especial 1

Licença

Copyright (c) 2024 Ciência e Natura

Creative Commons License

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Para acessar a DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE E EXCLUSIVIDADE E CESSÃO DE DIREITOS AUTORAIS clique aqui.

 

Diretrizes Éticas para Publicação de Revistas

A revista Ciência e Natura está empenhada em garantir a ética na publicação e na qualidade dos artigos.

A conformidade com padrões de comportamento ético é, portanto, esperada de todas as partes envolvidas: Autores, Editores e Revisores.

Em particular, 

Autores: Os Autores devem apresentar uma discussão objetiva sobre a importância do trabalho de pesquisa, bem como detalhes e referências suficientes para permitir que outros reproduzam as experiências. Declarações fraudulentas ou intencionalmente incorretas constituem comportamento antiético e são inaceitáveis. Artigos de Revisão também devem ser objetivos, abrangentes e relatos precisos do estado da arte. Os Autores devem assegurar que seu trabalho é uma obra totalmente original, e se o trabalho e / ou palavras de outros têm sido utilizadas, isso tem sido devidamente reconhecido. O plágio em todas as suas formas constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Submeter o mesmo manuscrito a mais de um jornal simultaneamente constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Os Autores não devem submeter artigos que descrevam essencialmente a mesma pesquisa a mais de uma revista. O Autor correspondente deve garantir que haja um consenso total de todos os Co-autores na aprovação da versão final do artigo e sua submissão para publicação.

Editores: Os Editores devem avaliar manuscritos exclusivamente com base no seu mérito acadêmico. Um Editor não deve usar informações não publicadas na própria pesquisa do Editor sem o consentimento expresso por escrito do Autor. Os Editores devem tomar medidas de resposta razoável quando tiverem sido apresentadas queixas éticas relativas a um manuscrito submetido ou publicado.

Revisores: Todos os manuscritos recebidos para revisão devem ser tratados como documentos confidenciais. As informações ou ideias privilegiadas obtidas através da análise por pares devem ser mantidas confidenciais e não utilizadas para vantagens pessoais. As revisões devem ser conduzidas objetivamente e as observações devem ser formuladas claramente com argumentos de apoio, de modo que os Autores possam usá-los para melhorar o artigo. Qualquer Revisor selecionado que se sinta desqualificado para rever a pesquisa relatada em um manuscrito ou sabe que sua rápida revisão será impossível deve notificar o Editor e desculpar-se do processo de revisão. Os Revisores não devem considerar manuscritos nos quais tenham conflitos de interesse resultantes de relacionamentos ou conexões competitivas, colaborativas ou outras conexões com qualquer dos autores, empresas ou instituições conectadas aos documentos.

Artigos mais lidos pelo mesmo(s) autor(es)