Publications

The availability of clean energy of wind waves is enough to meet current demand of the world, attracting researches to find devices with good performance to extract this type of energy. The oscillating water column converter is a type of device that has been extensively studied for this purpose. This paper describes a numerical analysis of an onshore oscillating water column device taking into account hydrodynamic and aerodynamic coupling, performance curves of the turbine and air pressure control by a relief valve. The numerical analyses are carried out by the Fluinco model, based on slightly compressible flow method to solve the Navier-Stokes equations, and employing the two-step semi-implicit Taylor-Galerkin method. The aerodynamic model is based on the first law of thermodynamics applied to the air column inside the chamber and on turbines similar to Pico

O conhecimento dos esforços resultantes da interacção de uma onda com um quebra-mar verticaltorna-se essencial no dimensionamento deste tipo de estruturas. No presente trabalho, o modelo numérico SPHyCE, baseado numa metodologia de tipo SPH - Smoothed Particle Hydrodynamics, é utilizado para o cálculo das forças num quebra-mar vertical. Para analisar a evolução das forças de impacto foram consideradas várias condições de profundidade no pé da estrutura e de altura de onda incidente abrangendo diferentes regimes de forças. A comparação dos resultados do modelo numérico com os das formulações empíricas permitiu verificar que as forças previstas são semelhantes para os casos de regime de onda parcialmente estacionária. No entanto, para o regime de forças de impacto, existem diferenças que se devem a diversos factores: i) a rebentação da onda no modelo SPHyCE pode não corresponder necessariamente à forma de rebentação prevista nas formulações empíricas; ii) no caso da rebentação com aprisionamento de ar, cuja influência no valor das forças é relevante, o modelo numérico atinge o seu limite de aplicação, pois não integra o ar e não existem formulações aplicáveis; iii) as formulações empíricas aplicáveis com rebentação dão valores claramente por excesso.

Tanto el perfil como la forma en planta de las playas fluviales vienen establecidos por numerosos factoresentre los que cabría destacar las características del sedimento y la dirección y módulo de la velocidad de la corriente en el río. Sin embargo, en ciertos casos, lejos incluso de su estuario o desembocadura, esta morfología puede estar determinada principalmente por la incidencia del oleaje pese a no tratarse de un entorno marítimo.Se presenta aquí una metodología cualitativa que nos permitirá reconocer los aspectos que influyen en la existencia de este tipo de morfologías. Para ello, se estudiará un caso particular, el de la playa de La Concordia ubicada en la margen izquierda del río Uruguay a 70 km de su desembocadura en el estuario del Rio de la Plata. Asimismo se analizará la forma en planta y se verificará que la misma está determinada por la acción del oleaje.

Three submerged coastal structures on the sandy seabed at SantaMaria delMar (SMM) Beach in Southwest Spain were monitored during the sixmonths after installation, starting inNovember of 2005. The monitoring evaluated the self-burial phenomenon of the 40 precast modular concrete elements of the three structures. Assessment included scouring around the structures, their vertical movement, the sinking velocity of the modules and the resulting beach profiles. Pressure sensors and precision topographies permitted continuous monitoring of the self-burial process for the first time in a full-scale case. Comparison of two bathymetries (one performed immediately prior to installation and another performed six months after installation) indicated slight accretion of the seabed,whereas intermediate topographic surveys indicated extensive scouring around the structures. The three structures began sinking into the sandy bottomplatform immediately after placement and continued until they reached the rocky bottom. This study implemented a new methodology using pressure sensors attached to the concrete modules to monitor the structural sinking. Unexpectedly, the average sinking speed was extremely rapid at approximately 3

The effects ofwave steepness andwave breaking on the stability of wave-dissipating blocks placed on caisson breakwaters are examined by hydraulic experiments under conditions with and without wave breaking. It is confirmed that there is a clear dependence of the block stability on the wave steepness through the wave-breaking type, such as plunging and spilling breakers. The stability parameter in thespilling breaker case is larger than that in the plunging breaker case. For non-breaking wave conditions, there is no effect of the wave steepness. An empirical stability formula is proposed taking into account the effects of the wave steepness and the wave-breaking type. Finally, by using the stability formula, failure probabilities of the wave-dissipating blocks having a nominal diameter are evaluated by the first-orderreliability method of the Level II reliability analysis.

This paper describes recent advances on maritime structures

This paper presents the numerical simulations done by using the waves2Foam, an OpenFOAM® library, to simulate the propagation of regular waves without breaking in a three-dimensional flume. The numerical code solves the unsteady Navier-Stokes equations and uses a Volume-of-Fluid (VoF) method to identify the free surface. A regular incident wave with a 1.5s period and 0.1m wave height, was considered. This is one of the conditions from the wide range of wave flume tests conducted at the National Laboratory for Civil Engineering (LNEC) whose objective was to analyze the hydrodynamics of wave transformation and wave breaking for different incident conditions over a variable bathymetry. Comparisons are made between the numerical and the experimental results. These comparisons include time-series of wave-gauges records at several locations along the flume and the corresponding amplitude spectra; significant wave height and average period evolution along the flume; time-series of the velocity components at one section of the flume, measured at the middle of the water column; and hodograph representation of the velocity components, in the middle of the water column, in the xy, xz, and yz planes along the flume. It was found that the numerical results obtained are close to the experimental data. The observed differences are attributable to numerical inaccuracies as well as the differences between the wave generation method in the numerical and experimental tests.

Neste artigo, apresenta-se uma breve descrição do papel da modelação física no apoio ao projeto de obras marítimas, seguida de um exemplo de ensaios realizados no âmbito da ampliação do porto de pesca de Rabo de Peixe, São Miguel

Descrevem-se os procedimentos para avaliar o caudal médio galgado sobre um trecho de um quebra-mar de taludesa partir das caraterísticas da agitação marítima incidente no mesmo trecho. Apresenta-se uma metodologia paraestimação de valores extremos daquele caudal, partindo das séries temporais da mesma variável, e ilustram-se essesprocedimentos num trecho do molhe oeste do porto de Sines que protege o posto 2 do terminal de granéis líquidos daação da agitação marítima. Este regime de extremos do caudal médio galgado é fundamental para a avaliação do riscode ocorrência de galgamentos não admissíveis no posto 2.

This work presents the development of a numerical integrated system to help prevent emergency situations and minimize risks associated with sea waves

Neste trabalho estuda-se o galgamento em estruturas marítimas verticais impermeáveis através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas / semi-empíricas de Van der Meer & Bruce (2014), Goda (2008) e de Hedges & Reis (Reis et al., 2013). A fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito deste trabalho, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações disponíveis, tendo também em conta o tempo computacional significativo exigido para executar o AMAZON.

O projeto HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015) reúne uma rede Europeia de institutos de hidráulica para o estudo de estratégias de adaptação às alterações climáticas através de ensaios experimentais e cujos resultados são essenciais para a calibração e validação de modelos numéricos, fórmulas empíricas, redes neuronais, etc. Os ensaios experimentais desenvolvidos no LNEC, no âmbito do HYDRALAB+, Tarefa 8.2 do RECIPE tem como objetivo a análise do dano num quebra-mar de talude, do galgamento e do espraiamento para quatro cenários de temporal correspondentes a situações extremas associadas a cenários de alterações climáticas. Os ensaios foram realizados num canal de ondas irregulares no qual foiimplementada uma secção transversal do quebra-mar, com um manto constituído por enrocamento.No presente estudo comparam-se os valores do galgamento medidos nos ensaios em modelo físico com resultados estimados por fórmulas empíricas. Testou-se o efeito de um temporal num cenário de alterações climático, através do aumento da altura significativa de onda com o aumento do nível de água. Foi testado um conjunto de condições de agitação incidentes em combinação com dois níveis de maré.A análise dos resultados é feita com o intuito de estimar com precisão a ocorrência de galgamento em quebra-mares, um fenómeno que ainda se torna mais relevante em cenários de alterações climáticas. Com efeito, nestes cenários é previsível a subida do nível médio do mar, bem como o aumento da intensidade e frequência de temporais, o que pode dar origem a fenómenos de espraiamento/galgamento cada vez mais frequentes, tornando assim cada vez mais vulneráveis as estruturas de proteção costeiras e portuárias, bem como as zonas por elas protegidas.

Este trabalho pretende mostrar os procedimentos utilizados pelo sistema HIDRALERTA para a previsão dos galgamentos costeiros, bem como as ferramentas que têm sido utilizadas para a sua validação. Foram reproduzidas com o sistema as situações de tempestades passadas, para as quais houve relatos documentados de galgamentos significativos e que causaram danos. Esta simulação permitiu perceber a fiabilidade global do sistema e ajustar os limites pré- estabelecimentos para o acionamento de alertas. Com o sistema operacional desde 2015, a documentação que tem sido levantada, através de fotografias e vídeos, pelas autoridades e comunidade locais aquando da previsão da ocorrência de tempestades, têm sido um grande contributo para o melhoramento do sistema. Foi instalado no campo, um sistema de videovigilância que permite detetar e captar automaticamente imagens de galgamentos para comparar com os resultados do sistema. De forma complementar, para avaliação da agitação marítima, utilizam-se as medições da boia ondógrafo instalada junto ao porto e para a validação do fenómeno do galgamento, compararam-se as medições obtidas nos ensaios em modelo físico do perfil tipo do quebra-mar sul, com os resultados da ferramenta neuronal NN_OVERTOPPING2 (Coeveld et al., 2005) (atualmente incorporada no sistema) e com o modelo numérico SWASH (Zijlema et al., 2011) (que se encontra em processo de implementação).

This paper studies novel ways to evaluate armour damage in physical models of coastal structures. High-esolution damage data for reference rubble mound breakwaters obtained under the HYDRALAB+ joint-esearch project are analysed and discussed. These tests are used to analyse the way to describe damage, the influence of the sequence of testing, and touches on the possible influence of sea level rise. Results of two test programmes were used. Firstly, 3D physical model tests carried out at the University of Porto, in cooperation with Deltares, were used. Here a wide breakwater trunk was used for statistical reasons. Additionally, 2D test results from LNEC were analysed. Tests for a sea level rise scenario resulted in less damage to the seaside slope. In addition, clear differences between

Nesta comunicação, analisa-se, recorrendo à modelação física e à modelação numérica, a interação hidrodinâmica entre dois navios, um dos quais parado, o navio

In this study, a numerical analysis to evaluate the energy efficiency of an Oscillating Water Column (OWC) wave energy converter is carried out. The device geometry is based on the pilot plant installed on Pico Island, Azores, Portugal. The methodology consists in calculating the percentage of the incident energy that is distributed along the wave energy conversion. The FLUENT® numerical model, which is based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, is used. The Volume of Fluid (VoF) method is employed to take into account the water and air fluids. The case study comprises a flume 10 m deep with an onshore OWC at its end. The distribution of the incident wave energy (1 m wave height with a 9 s period) is determined in terms of reflected wave energy, water column oscillation potential energy, pneumatic energy and energy losses due to viscosity and turbulence dissipations. Results show that the incident wave energy is distributed around 37% for the sum of reflected wave energy and viscosity energy loss, 52% for pneumatic energy and 11% for water column oscillation potential energy.

The most studied device used for extracting wave energy is the Oscillating Water Column (OWC). In general, numerical simulations of these cases by means of models based on Reynolds-Averaged-Navier-Stokes (RANS) equations adopt the Volume of Fluid (VoF) method to take into account the water and air whose flows are incompressible. The aim of this study is to investigate the influence of the compressibility effect on the air inside the chamber by means of FLUENT® numerical model. Both water and air flows are still considered incompressible, but, at every instant, a pressure based on an analytical equation that takes into account the turbine characteristic relation (kt) of a Wells turbine and the isentropic transformation of the air is imposed on the top boundary of the chamber. Incident waves with period of 9 s and 1 and 2 m high are imposed in a flume 10 m deep with an onshore OWC at its end (kt = 240 Pa s m-3). Results show differences between incompressible and compressible air around 12% in the air pressure amplitude inside the chamber and about 21% in the average pneumatic power.

Reliable prediction of wave run-up/overtopping and structure damage is a key task in the design and safety assessment of coastal and harbor structures. Run-up/overtopping and damage must be below acceptable limits, both in extreme and in normal operating conditions, to guarantee the stability of the structure as well as the safety of people and assets on and behind the structure. The mean-sea-level rise caused by climate change and its effects on wave climate may increase run-up/overtopping events and make the existing coastal/harbour structures more vulnerable to damage. Accurate estimates, through physical modelling, of the statistics of overtopping waves for a set of climate change conditions, are needed. Project HYDRALAB+ (H2020-INFRAIA-2014-2015) gathers an advanced network of environmental hydraulic institutes in Europe, which provides access to a suite of environmental hydraulic facilities. They play a vital role in the development of climate change adaptation strategies, by allowing the direct testing of adaptation measures and by providing data for numerical model calibration and validation. The use of physical (scale) models allows the simulation of extreme events as they are now, and as they are projected to be under different climate change scenarios. The experimental work developed at LNEC within HYDRALAB+, TASK 8.2 of RECIPE, entitled

O conhecimento das características de propagação, transformação e rebentação das ondas próximo da costa é fundamental para estudos de hidrodinâmica e para o projeto de estruturas costeiras e portuárias.No presente artigo apresentam-se as simulações numéricas feitas utilizando o pacote de software OpenFOAM®, recorrendo ao solver IHFoam, para simular a propagação de ondas regulares sem rebentação num canal tridimensional. O código numérico resolve as equações de Navier-Stokes em regime transitório e utiliza um esquema do tipo VoF (Volume of Fluid) para identificar a superfície livre. Foi considerada uma onda regular incidente com 1,5 s de período e 0,1 m de altura. Esta é uma das condições de entre o vasto conjunto de ensaios em canal de ondas, realizado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) cujo objetivo foi a análise da hidrodinâmica da propagação de ondas sobre um fundo de batimetria variável, para várias condições de agitação incidente.São feitas comparações entre os resultados numéricos e os experimentais. Estas comparações incluem: evoluções temporais de sondas de nível em várias localizações ao longo do canal e correspondentes espetros de amplitude; evolução da altura significativa e do período médio das ondas ao longo do canal; evolução temporal das componentes da velocidade em localizações selecionadas no canal e distribuição bidimensional dessas componentes.Constata-se que os resultados numéricos obtidos apresentam valores próximos dos experimentais. As diferenças verificadas são atribuíveis a imprecisões numéricas bem como a diferenças entre a forma de geração e dissipação de ondas entre o numérico e o experimental.

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A

N/A