Publications

In Portugal, emergency situations caused by sea waves are common, and usually have serious consequences for the economy and society. It is thus crucial to implement an early warning system to forecast the occurrence of these situations in relation to wave overtopping and flooding events in coastal/port areas. The European Framework Directive 2007/60/EC of 23 October 2007 recommended the development of risk maps and flood risk management plans, including the establishment of systems for forecasting and early warning. The national and local authorities need to implement short-term/emergency measures to prevent the loss of lives and reduce economic and environmental damage.

Nesta comunicação, descrevem-se os ensaios em modelo físico realizados com o objetivo de caracterizar o campo de ondas em torno de um navio livre, quando sujeito a condições de agitação incidente regular e irregular. Estes dados são especialmente importantes para a validação de modelos numéricos de caracterização da resposta de navios à ação da agitação incidente. Assim, para cada condição de agitação incidente, efetuaram-se medições da elevação da superfície livre e das componentes da velocidade em diversos pontos em redor do navio. Apresentam-se as seguintes análises dos dados experimentais: análise temporal e espetral (espetro de energia e wavelets) dos valores de elevação da superfície livre e análise temporal da velocidade das partículas, a meio da coluna de água. A análise temporal e espetral de cada série de medições obtida permitem a caracterização da agitação nos pontos em redor do navio, em termos de alturas, períodos e velocidade. Avalia-se também a influência do navio nas características da agitação.

Este artigo apresenta os resultados da aplicação do modelo numérico Simulating Waves Nearshore SWAN) com análises comparativas das medidas obtidas a partir dos resultados de modelagem e de edições durante as campanhas de campo em 2010 e 2012 no Litoral Setentrional do Rio Grande do Norte (NE do Brasil). O objetivo principal do presente estudo foi aplicar e validar o modelo numérico SWAN na determinação do clima de ondas, avaliar seus pontos fortes e limitações para a região de interesse. Os dados de campo realizados em dois pontos próximo da costa em profundidades de 3 m (PT_1) e 6 m (PT_2) por meio do uso de dois adcp: AWAC e AQUADOPP. Os dados adquiridos com estes equipamentos foram processados e permitiram a realização de análises espectrais de altura signifi cativa, HS (m), período médio, Tmed (s), e direção média, DIR (º). Para a implementação do modelo SWAN foram empregados para as condições de contorno os dados de agitação a partir do modelo de 3ª geração de escala oceânica Wavewatch III. Para o refi namento e aplicabilidade do modelo, foram introduzidos dados de ventos e maré locais, corrigidos com base no Manual de Engenharia Costeira (CEM), permitindo assim, melhor ajuste dos resultados da modelagem. O domínio de cálculo foi referenciado para as imensões da carta náutica 720, com três malhas regulares de diferentes dimensões e resolução: externa, intermediária e interna, sendo esta última, utilizada para fornecer os parâmetros de propagação da onda ao longo da costa. As confi gurações usadas para o SWAN foram as padrões em modo estacionário, com as formulações KOMEN, a dissipação devido à rebentação induzida pelo fundo com atrito de fundo usando a formulação JONSWAP com coefi ciente de atrito

Wave energy extraction in coastal regions may be an excellent alternative due to the increase in global demand for renewable energy. The viability study of this extraction depends on the evaluation of the wave energy potential that is higher in regions located in high latitudes. Therefore, this study shows evaluation and characterization of wave energy in the south of Brazil. Numerical simulations were carried out by the Mike 21 SW spectral model which was calibrated and validated in the region measurement campaigns. Annual, seasonal and monthly means and the temporal variability of the wave energy potential in a 10-year wave hindcast were analyzed offshore and nearshore. Annual mean fluxes in three points nearshore had similar values; the highest one was 6.7 kW/m, while the wave energy flux offshore was 22.3 kW/m. The refraction and the bottom friction dissipation were responsible for the wave attenuation from offshore to nearshore and, consequently, for the decrease in wave energy. The annual, seasonal and monthly variabilities of wave energy fluxes were moderate offshore and high nearshore. A directional analysis showed that the dominant wave directions were S and NE offshore whereas they were SSE and E nearshore.

No presente trabalho descreve-se a aplicação de uma metodologia para avaliação das consequências do galgamento no porto de Ponta Delgada, S. Miguel, Açores, recorrendo a uma análise multicritério (Processo de Análise Hierárquica, AHP) do impacto da ocorrência de galgamentos superiores aos limites admissíveis. Esta metodologia permite obter resultados baseados numa análise espacial dos indicadores que caraterizam a zona portuária em estudo, no que diz respeito à sua importância relativa.

This paper describes the analysis of the propagation of regular and irregular waves in a flume by using Fluent® model, which is based on the Navier-Stokes (NS) equations and employs the finite volume method and the Volume of Fluid (VoF) technique to deal with two-phase flows (air and water). At the end of the flume, a numerical beach is used to suppress wave reflections. The methodology consists of adding a damping sink term to the momentum equation. In this study, this term is calibrated for three cases of regular incident waves (H = 1 m, T = 5, 7.5, and 12 s) by varying the linear and quadratic damping coefficients of the formulation. In general, while lower values of damping coefficients cause residuals on the free surface elevation due to wave interactions with the outlet boundary, reflection occurs on the numerical beach when higher values are used. A range of optimal damping coefficients are found considering one of them null. In one of these cases, temporal series of free surface elevation are compared with theoretical ones and very good agreement is reached. Afterwards, an irregular wave propagation, characterized by a JONSWAP spectrum, is investigated. Several gauges along the flume are evaluated and good agreement between the spectrum obtained numerically and the ones imposed at beginning of the flume is verified. This study shows the capacity of NS models, such as Fluent®, to simulate adequately regular and irregular wave propagations in a flume with numerical beach to avoid reflections.

Scale-model tests are usually required to evaluate the hydraulic and structural behavior of proposed rubble-mound breakwater designs. In order to speed up and ease the armor layer damage assessment, we developed a technique based on stereo photogrammetry. A key feature of this technique is its ability to compensate for the refraction in the air-water interface, thus producing a survey of the envelope of the armor layer without the need to empty the wave flume or wave basin where the scale model tests are carried out. This article describes this technique and the tests made to establish confidence in it and in the damage evaluation on a breakwater scale model. Results led to an error estimation of only fractions of a centimeter.

A set of physical model tests was run in to characterize the ship

Este artigo apresenta um estudo comparativo entre três códigos numéricos (CANAL, FLUENT e FLUINCO)com o objectivo de validar os dois últimos face a resultados experimentais. É simulada a interacção entre umaonda regular e um cilindro horizontal submerso perpendicularmente à direcção de propagação das ondas, como eixo a 3 raios de profundidade. O comprimento de onda utilizado corresponde a uma situação de grandeprofundidade.

O potencial de utilização em grande escala da energia das ondas oceânicas tem a capacidade decobrir uma parcela considerável do consumo de energia eléctrica a nível mundial. O sistema decoluna de água oscilante (CAO) é considerado o tipo de dispositivo de aproveitamento da energia dasondas (DAEO) do oceano tecnicamente mais conhecido.No presente trabalho é aplicado o código comercial FLUENT que resolve as equações de Navier-Stokes utilizando a técnica VoF (Volume of Fluid) para simular a acção de uma onda regular sobreum DAEO-CAO. O objectivo do trabalho consiste na validação do código para este tipo deescoamentos, com o intuito de o aplicar de forma sistemática no projecto de sistemas deaproveitamento de energia das ondas.Neste artigo apresentam-se os resultados obtidos por simulação numérica para dois casos: ainteracção de uma onda regular com um cilindro horizontal totalmente submerso; e a interacção deuma onda regular com um DAEO-CAO. O primeiro caso, sendo bidimensional, permitiu determinarqual deveria ser o refinamento da malha a utilizar. A comparação dos resultados obtidos com dadosexperimentais e de outros códigos numéricos permitiu, face à boa qualidade dos resultados numéricos,optimizar a malha utilizada no segundo caso (tridimensional) de forma a obter resultados precisossem tempos de cálculo excessivos. O segundo caso simulado, que corresponde a um modelosimplificado de um DAEO-CAO, permitiu concluir da boa qualidade dos resultados obtidos, existindouma boa correspondência entre estes, os experimentais e os obtidos por outro código numérico.

Neste trabalho apresentam-se os pormenores construtivos e valida-se um modelo numérico que tem por base ocódigo FLUENT-ANSYS. As equações da continuidade e de Navier-Stokes / Navier-Stokes-Reynolds sãoresolvidas numericamente utilizando-se uma técnica VoF na identificação da superfície livre. O modelo permiteassim simular escoamentos não lineares com superfície livre. Estuda-se a interacção não linear de uma ondamonocromática com um conversor de energia das ondas da família dos sistemas de corpos oscilantesaxissimétricos de absorção pontual.

Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method is a mesh-free, Lagrangian, particle method for modeling freesurfaceflows. The potential range of applications is very wide (waves, impact on dams, offshore...) as the meshfreetechnique facilitates the simulation of highly distorted fluids/bodies, whereas Eulerian methods can bedifficult to apply. Models based on SPH are an option to address coastal processes, particularly the interactionbetween waves and coastal structures, i.e. wave overtopping, that is a practical problem in coastal engineering. Itinvolves complicated free surface deformations and SPH model is an ideal approach to simulate such a process.The paper presents an engineering application of SPH model to define the efficiency of a typical coastal structureof the Portuguese coast under stormy conditions. The model is used to characterize the run-up, free surfaceelevation near the structure and overtopping of the coastal structure, determining the maximum water velocityand water height over the structure. It is shown that numerical results, obtained for the prototype, present asimilar trend comparing with data from physical modeling performed in test flume, using a model scale of 1:40.

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