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Evolução do Dano em Modelos Físicos de Quebra Mares de Talude a Partir do Volume Erodido. Aplicações
A avaliação do dano causado pela agitação incidente em modelos físicos de quebra mares de taludes pode ser realizada comparando volumes e profundidades erodidas entre levantamentos consecutivos de cada talude.Atualmente, estes levantamentos podem ser realizados de forma não intrusiva, recorrendo a técnicas fotogramétricas, a laser scan ou a sensores de posição baseados na metolodologia Time of Flight (ToF). Dependendo das condições de levantamento e da metodologia de pós-processamento das nuvens de pontos obtidas, estas técnicas permitem obter modelos tridimensionais de superfície, com elevada precisão.Em detalhe, as diferenças de volume entre os levantamentos inicial e
Year: 2023
Author(s): Lemos, R.; Mendonça, A.C.; Fortes, C. J. E. M.; MARTINS, R.; Ferrão, R.
Editor: LisWater
Keywords: Porosidade do manto; Kinect; Modelos tridimensionais de superfície; Modelo físico; Quebra-mar
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Implementation and Validation of SAFEPORT System at Sines Harbour
SAFEPORT safety system aims to daily reports to the Sines harbor administration, potential emergency situations regarding ships
Year: 2023
Number Pages:
215
Author(s): Pinheiro, L.; Gomes, A.; Fortes, C. J. E. M.; Santos, J. A.
: Defect and Diffusion Forum
Editor: Trans Tech Publications, Ltd.
Volume:
Vol. 427.
Keywords: Risk analysis; Moored ships; Wave propagation; SWAMS; SAFEPORT
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Implementation of the SWASH model into HIDRALERTA system
Early warning systems are an important tool for local authorities to detect emergency situations in advance and initiate the necessary safety measure. These systems often depend on numerical models to estimate wave overtopping in the affected areas. The SWASH model has shown to deliver good results in recent overtopping studies. The To-SEAlert project has the aim of increasing the efficiency, robustness and reliability of the HIDRALERTA early warning system. This study shows a first intent to implement the SWASH model to simulate wave overtopping for the Ericeira prototype. SWASH was implemented for one breakwater profile used to simulate the overtopping discharge and evaluate the associated risk levels. It was compared to the current approach used in HIDRALERTA, which resorts to a neural network trained with a physical modeling database, NN_OVERTOPPING2. Finally, both approaches were compared with previously analyzed video images of the breakwater. The results showed that SWASH generally overestimates overtopping and is not in good agreement with the video images. NN_OVERTOPPING2 has a better agreement with the video images. A possible reason for the overestimation might be the wave direction, which cannot be included in one-dimensional simulations in SWASH.
Year: 2023
Number Pages:
20-31pp..
Author(s): Manz, A.; Zózimo, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Pinheiro, L.; Garzon, J.L.
: Latin-American Journal of Computing
Editor: Zenodo
Volume:
Vol 10, nº 2.
Keywords: SWASH model; Risk reduction; Wave overtopping; Early warning system
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New HIDRALERTA prototypes: Peniche and Quarteira
Early Warning Systems are crucial disaster-risk-reduction strategies as they allow local authorities to prepare and implement in advance the necessary measures to avoid major destruction and risk for individuals and properties caused by storm events. HIDRALERTA is a forecast, early warning and risk assessment system for port and coastal areas that uses forecasts of sea waves and water levels to evaluate overtopping/flooding events and risks associated with the mooring of ships. The distinguishing feature of this system is that the risk assessment is based on specific parameters related to the actual risk being predicted, such as overtopping discharges, or the ship
Year: 2023
Number Pages:
17p..
Author(s): Zózimo, A. C.; Pinheiro, L.; Manz, A.; Garzon, J.L.; Fortes, C. J. E. M.; Ferreira, Ó.
: Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão
Editor: Mundi
Volume:
Vol 8, nº 1.
Keywords: Overwash; Overtopping; HIDRALERTA; Early warning systems
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Numerical analysis of performance of an oscillating water column wave energy converter inserted into a composite breakwater with rubble mound foundation
In this study, performance of an oscillating water column wave energy converter inserted into a hypothetical composite breakwater with rubble mound foundation located at the southern Brazilian coast is analyzed. The FLUENT® numerical model, which is based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations, is used in 2D numerical simulations by adopting the Volume of Fluid method to consider the two-phase flow (water and air). The influence of the rubble mound foundation on the pneumatic power, the run-up/down, the free surface elevation inside the chamber, and the energy balance for different incident waves are investigated. The rubble mound foundation of the composite breakwater slightly affected hydrodynamics; however, it reduced significantly the pneumatic power of the device from 7 to 15% comparing with that obtained to a vertical breakwater founded on an impermeable foundation.
Year: 2023
Author(s): Teixeira, P.; Didier, E.
: Ocean Engineering
Editor: ELSEVIER
Volume:
278 (2023) 114421.
Keywords: RANS-VoF; Rubble mound foundation; Composite breakwaters; Oscillating water column; Wave energy
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Performance of an oscillating water column wave energy converter integrated with three types of harbor protection structures
Oscillating water column (OWC) wave energy converters can be integrated in harbor protection structures, such as vertical, rubble mound and piled breakwaters. The interaction between the incident wave and the structure, in which the OWC device is integrated, is significantly different, since the structure of the vertical breakwater is impermeable, while that of the rubble mound breakwater is porous. The performance of the OWC device for the three configurations is analyzed for a range of wave periods from 6 to 12 s and a wave height of 1 m. The OWC device integrated into the vertical breakwater shows the best performance (maximum mean pneumatic power of 70 kW), and the mean pneumatic power is globally 3 % higher than that of the OWC device integrated into the rubble mound breakwater (maximum mean pneumatic power of 67.4 kW). The performance of the OWC device integrated into the piled breakwater shows a similar trend to the OWC device integrated into the vertical breakwater for wave periods lower than 9 s, but it has a significant loss of performance for higher wave periods.
Year: 2023
Number Pages:
63-73pp.
Author(s): Didier, E.; Teixeira, P.
: Defect and Diffusion Forum
Editor: Trans Tech Publications Ltd, Switzerland
Volume:
Vol 427.
Keywords: Vertical Breakwater; Rubble Mound Breakwater; RANS; Oscillating Water Column; Numerical Simulation
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A novel geometry of an onshore Oscillating Water Column wave energy converter
This study aims proposing a novel geometry of the onshore Oscillating Water Column (OWC) device to increase its efficiency. A comparison between standard OWC
Year: 2022
Author(s): Güths, A.; Teixeira, P.; Didier, E.
: Renewable Energy
Editor: Elsevier
Keywords: Numerical simulation; Renewable energy; Wave energy; Oscillating water column
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Amarração de navios nos terminais do porto de Sines em situações de tempestade
Este trabalho descreve a aplicação do sistema SAFEPORT no Porto de Sines, e em particular, o teste de uma das funcionalidades do sistema relacionada com otimização de operações marítimas em ambiente portuário. O SAFEPORT é um sistema de previsão e alerta de perigosassociados a navegação.A aplicação do sistema SAFEPORT permitiu a otimização dos esquemas de amarração de três navios distintos acostados em três terminais do Porto de Sines, sob as condições de agitação marítima provocadas pela tempestade Dora (4 de dezembro de 2020). Foram construídos os modelos dos três navios e analisados vários esquemas de amarração a fim de obter uma solução ótima para cada navio. Este exercício mostrou que o sistema SAFEPORT é uma ferramenta útil para apoio à decisão nos sistemas de amarração dos navios. A configuração dos cabos de amarração tem grande influência no comportamento, e consequentemente na segurança, dos navios amarrados sujeitos a situações de tempestade.
Year: 2022
Author(s): Gomes, A.; Pinheiro, L.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.
Editor: PIANC
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An estimation of the damage of scale models of breakwaters using the time of flight method
The assessment of damage evolution in scale model tests of rubble-mound breakwaters can be achieved by comparing eroded depths and volumes between consecutive surveys. Aiming to evaluate damage evolution on rubble-mound breakwater, scale model tests were recently conducted on the maritime hydraulic facilities of the National Laboratory for Civil Engineering. This paper focuses on the use of novel, non-intrusive survey methodologies such as the Time of Flight (ToF) principle technique. In this study, damage evaluation is based on the comparison of point clouds obtained before and after each test series, enabling the calculation of eroded depths and eroded volumes and the estimation of displaced units by using a non-dimensional damage parameter based on the eroded volume.
Year: 2022
Number Pages:
49-58pp..
Author(s): Lemos, R.; Fortes, C. J. E. M.; Silva, L. G.; Pinheiro, L.
: Revista Mecânica Experimental
Editor: APAET
Volume:
Nº 35, APAET (2022).
Keywords: Measuring Techniques; 3D Surveying; Breakwater; Stability
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Aplicação do modelo SWASH para a estimativa de galgamentos em eventos de tempestade no porto da Ericeira
Este trabalho analisa a potencialidade do modelo numérico SWASH ser implementado no protótipo do sistema HIDRALERTA para o porto da Ericeira para a estimativa do galgamento.O modelo SWASH foi aplicado a dois perfis transversais do porto da Ericeira com características geométricas distintas, diferentes orientações face à agitação incidente e com diferentes blocos de betão no manto principal. Esta comunicação foca-se nos resultados para um perfil cujo manto principal é constituído por tetrápodes. O coeficiente de Manning foi utilizado como parâmetro de calibração dos resultados do modelo SWASH, na simulação de duas tempestades, tendo como referência os resultados da ferramenta neuronal NN_OVERTOPPING2. Foram deduzidas trêsexpressões empíricas para a determinação do coeficiente de Manning com base em variáveis conhecidas, pois a possibilidade de calcular os valores dos coeficientes de Manning de forma automática é essencial para que se possa implementar o modelo SWASH no sistema HIDRALERTA.
Year: 2022
Author(s): Manz, A.; Zózimo, A. C.; Garzon, J.L.
Editor: PIANC
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Comunicação
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Numerical analysis of the influence of chamber sizes and turbine characteristics on an oscillating water column wave energy converter
Nowadays, renewable energy is a topic widely discussed in scientific community. Specifically wave energy attracts attention because it has a high energy potential distributed throughout the planet. Oscillating Water Column (OWC) wave energy converter is one of the most studied devices that have promising perspectives to be installed commercially. This study aims investigating the influence of chamber sizes and turbine characteristics dimensions of an OWC device located at the southern Brazilian coast is carried out. Numerical simulations for incident waves with period T = 7 s and 10 s and height H = 1.5 m, by using the FLUENT® model, based on the finite volume method (VFM) are carried out. Efficiencies for different chamber sizes and Wells turbine characteristic relations (kt) in each incident wave are determined. The highest efficiencies were obtained by a chamber with 5 x 5 m and kt = 530 Pa.s/m³ in the case of an incident wave with T = 7s (52%), and 30 x 30 m and kt = 15 Pa.s/m³ at T = 10s (65%).
Year: 2020
Number Pages:
9p.
Author(s): Wiener G.F.; Teixeira, P. R. F.; Didier, E.
Editor: ABCM - Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering
Keywords: Pneumatic energy; Oscillating water column; Wave energy converter
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Risk forecast system for moored ships
Port terminals downtimes lead to large economic losses and largely affect the port
Year: 2020
Author(s): Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Reis, M. T. L. G. V.; Santos, J. A.; Guedes Soares, C.
: Proceedings of virtual Conference on Coastal Engineering, 2020
Editor: University of Southern California, USA
Volume:
No 36v (2020).
Keywords: Azores; Ports; Waves; Moored ships; Forecast system
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Scale model tests of a moored tanker at leixões port with breakwater´s extension
This paper describes the physical model, experimental setup and tests performed to study the motions and forces of a ship moored to the pier A at the Leixões oil terminal, following the breakwater
Year: 2020
Author(s): Pinheiro, L.; Abdelwahab, H.S.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Guedes Soares, C.
: Proceedings of virtual Conference on Coastal Engineering, 2020
Editor: University of Southern California, USA
Volume:
No 36v (2020).
Keywords: Experimental tests; Leixões; Physical scale model; Ports; Waves; Moored ships
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Simulation of hurricane Lorenzo at the port of Lajes das Flores, Azores, by using the HIDRALERTA system
HIDRALERTA is a forecast, early warning and risk assessment system for port and coastal areas that uses measurements and estimates of sea-waves and water levels to evaluate overtopping/flooding events. The calculation of the mean overtopping discharge over a maritime structure is performed through artificial neural network-based tools and/or empirical formulae. The system is developed in open source software, mainly using the Python language. This paper presents the application of HIDRALERTA system to reproduce the hurricane Lorenzo conditions and impacts at Lajes das Flores port on October 2nd 2019, the most affected port in Azores. This hurricane was regarded as the strongest storm to hit Azores in 20 years. The system predicted the expected results for the hurricane wave characteristics, as well as overtopping discharge volumes. Further validation still need to be improved with the collaboration of the local authorities and the use of historical data.
Year: 2020
Number Pages:
376-379pp.
Author(s): SANTOS, M.I.; Reis, M. T. L. G. V.; Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Zózimo, A. C.; Serrazina, V.; SALVADOR, M.; Azevedo, E. B.; Reis, F.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Warning system; Overtopping; Lorenzo; Lajes das Flores; Hidralerta
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Testing storm impact modelling at São Pedro de Moel beach
Numerical models are useful tools to predict the effects of storms in coastal areas. The objective of this work was to simulate the effects of storms in São Pedro de Moel beach by using XBeach. The nearshore sea state was obtained by propagating offshore conditions using the SWAN model. The XBeach model was divided into two setups to analyse overtopping events and coastal evolution. Sensibility tests, calibration, and validation, using information from different storms, were performed for the different setups. The results from the overtopping simulation were compared against results from an empirical formula. The comparison showed lower values obtained with the empirical formula. The coastal evolution run point out to the necessity of having better field data before and after storms to improve the model setting and accuracy.
Year: 2020
Number Pages:
97-100pp.
Author(s): Cabrita, P.; Ferreira, A. M.; Fortes, C. J. E. M.; Ferreira, Ó.; Freire, P.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: XBeach; Overtopping; Empirical formula; Coastal storms; Coastal evolution
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Three-dimensional survey in scale model tests of rubble-mound breakwaters. Laser scanning and time of flight methodologies
The assessment of damage evolution in scale model tests of rubble-mound breakwaters can be achieved by comparing eroded depths and volumes between consecutive surveys. This paper focuses on damage evolution of a model of a rubble-mound breakwater and on the novelty of the non-intrusive survey methodologies such as laser scanning and Time of Flight (ToF) techniques, based on point clouds, enabling the extraction of profiles and the calculation of eroded depths and eroded volumes. The final objective of this work is to evaluate the applicability of the estimation the number of displaced armour units, using a non-dimensional damage parameter based on the calculated eroded volume.The paper will also describe the experiments conducted under the RODBreak, a project sponsored by the HYDRALAB+ Transnational Access Program, in which a stretch of a rubble-mound breakwater was built at the wave-current basin of the Leibniz University Hannover (LUH) to assess the structure behavior. Four scan surveys were conducted using a Faro Focus 3D laser scan, as well as a ToF sensor. Those surveys were carried out before and after two test series, in order to evaluate the eroded volume and profile evolution.
Year: 2020
Number Pages:
388-391pp.
Author(s): Lemos, R.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Kerpen, N.B.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Stability; Measuring techniques; Breakwater; 3D surveying
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Validação do protótipo do sistema To-SEAlert para o porto da Ericeira. Depressões Elsa e Fabien
Neste trabalho é efetuada a validação do protótipo To-SEAlert para o porto da Ericeira. Para a validação dos resultados do modelo SWAN foram utilizados os dados de duas boias situadas ao largo da Nazaré e para a validação das previsões do sistema de cálculo do grau de risco foram simuladas as depressões Elsa e Fabien (ocorridas em dezembro de 2019) e que foram responsáveis por fortes danos na cabeça do molhe do porto da Ericeira. Verificou-se uma boa concordância entre os dados das boias e os resultados do modelo SWAN, tendo no entanto o modelo reproduzido melhor a direção média e a altura significativa do que o período de pico. Relativamente aos valores de galgamento, os resultados obtidos na simulação das depressões Elsa e Fabien estiveram em concordância com os valores referidos na literatura como causadores de danos nas estruturas.
Year: 2020
Number Pages:
183-186pp.
Author(s): Zózimo, A. C.; Fortes, C. J. E. M.; Pinheiro, L.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: To-SEAlert; Galgamentos; Depressão Faien; Depressão Elsa; Alerta
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Wave energy assessment in Portugal potential locations for OWC installation
This work aims to determine the exploitable wave energy resource at six potential sites, located in the Azores, Madeira and Sines breakwater city harbours. For that purpose, the thirdgeneration wave model SWAN is used to estimate the sea-wave conditions over the last 40 years. Boundary conditions of the sea states and wind fields are provided by the climate reanalysis datasets (ERA5). Using those results as inputs to the SWAN model, the sea-states were propagated shoreward, in order to estimate and analyse the wave climate conditions in the regions of interest. By combining the average energy flux per unit-length of wave front and the probability of occurrence of each sea state, the average exploitable annual energy per unit length of wave crest can be computed. The variability of this energy flux is described, since it is of fundamental importance for the efficiency of the Wave Energy Converters (WEC).
Year: 2020
Number Pages:
396-399pp.
Author(s): Anastas, G.; Pinheiro, L.; Fortes, C. J. E. M.; Santos, J. A.
: Atas das 6.as Jornadas de Engenharia Hidrográfica / 1.as Jornadas Luso-Espanholas de Hidrografia
Editor: Instituto Hidrográfico
Keywords: Exploitable energy; SWAN; Oscillating water column; Wave energy converter
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Wave run-up and overtopping in rubble-mound breakwaters under oblique wave incidence
Former investigations on wave run-up and overtopping of (impermeable and permeable) coastal structures aimed at quantifying the influence of oblique waves on mean overtopping discharge, water layer thickness and velocities by developing empirical formulas of a reduction factor for wave obliquity,
Year: 2020
Author(s): Reis, M. T. L. G. V.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Lemos, R.; Carvalho, R.; Pohl, R.; BJORNSCHEIN, A.
Editor: University of Southern California, USA
Volume:
No 36v (2020).
Keywords: Rubble mond breakwaters; Overtopping; Wave runup
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Analysis of the incident sea-waves and of the consequent run-up in the RODBreak experiment
In 2017, the RODBreak experiment was conducted. The experiment aimed at characterizing wave run-up, overtopping and damage in rubble-mound breakwaters. The reason for these experiments was the huge impact that climate can have on maritime structures, particularly in rubble mound breakwaters. In fact, the forecast sea level rise associated with more frequent and severe storms will have consequences either on the increase of wave runup, wave overtopping or on damage on existent structures since they were not design for those extreme values. However, for those climate change scenarios, little is known about the actual failure probability of such structures.Within this framework, a stretch of a rubble-mound breakwater was built in a wave basin. Under extreme wave conditions, with different incident wave angles (from 40° to 90°), a total of 49 tests were performed. Each test had different testing parameters, such as significant wave height (Hs), peak period (Tp) and wave direction. Also, for each test, different types of measurements were considered. Incident sea waves were measured with 3 arrays of 6 acoustic wave probes each as well as with isolated acoustic wave probes and 5 Acoustic Doppler Velocimeters (ADV
Year: 2019
Number Pages:
152-157pp.
Author(s): Spans, J.H.; Santos, J. A.; Fortes, C. J. E. M.; Pinheiro, L.
Editor: EdiBios
Keywords: Run-up; RODBreak
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Capítulo de Livro
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Multi-functional artificial reefs for coastal protection
N/A
Year: 2009
Number Pages:
153-210 pp.
Author(s): Voorde, M.; Antunes do Carmo, J.; Neves, M. G.
Editor: Ch. A. Hudspeth, T. E. Reeve
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Tese de Doutoramento
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Physical and Numerical Modelling of Wave Propagation Over Vegetation
Os efeitos das alterações climáticas aumentaram a necessidade de investigar a capacidade da vegetação em atenuar a força das ondas, nas zonas costeiras. Apoiando-se em modelação física, analítica e numérica da propagação de ondas sobre vegetação, este estudo teve como objetivos: i) analisar a diferença na dissipação de ondas sobre campos de vegetação rígida e flexível, ii) caracterizar o movimento de vegetação flexível, iii) estimar o coeficiente de arrasto de vegetação rígida e vegetação flexível, e iv) analisar a influência da flexibilidade (movimentoda vegetação) e da força de inércia no coeficiente de arrasto.
Year: 2022
Author(s): Reis, R.
Editor: IST
Keywords: Propagação/Dissipação de ondas; Análise de imagem; Movimento da vegetação; Coeficiente de arrasto; Vegetação flexível
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Modelação numérica da propagação de ondas e do comportamento de navios amarrados no interior de portos
Na presente dissertação, desenvolveu-se uma metodologia para caracterização do movimento de um navio amarrado no interior de portos na presença de um campo de ondas. Esta metodologia consiste em utilizar vários modelos numéricos para caracterizar convenientemente: a) a propagação das ondas desde o largo até ao local de acostagem; b) a modificação das características das ondas no interior do porto; c) a ação das ondas sobre o navio; d) a resposta do navio; e) as forças resultantes no sistema de marração. Os modelos utilizados são:· SWAN: modelo não linear espectral para simular a propagação de ondas em zonas costeiras extensas;· DREAMS: modelo linear para simular a propagação de ondas em zonas costeiras abrigadas;· BOUSS-WMH: modelo não linear para simular a propagação de ondas regulares e irregulares em zonas costeiras abrigadas;· GMALHA: gerador de malhas de elementos finitos triangulares;· WAMIT®: que resolve, no domínio da frequência, os problemas de radiação e de difração na interação de um corpo flutuante livre com as ondas;· NPP: gerador de painéis planos sobre o casco do navio;· HYDRO: que transforma os resultados da interação do corpo flutuante livre com as ondas do domínio da frequência para o domínio do tempo;· BAS: que resolve as equações de movimento de um navio amarrado.O desempenho do modelo BOUSS-WMH, em situações de grande não linearidade, foi analisado através da simulação de quatro casos de teste também simulados em laboratório. O BOUSS-WMH provou ser um modelo robusto capaz de representar a deformação da superfície livre de forma adequada, embora, em zonas com forte não linearidade, tenha apresentado algumas limitações, nomeadamente na formaçãode harmónicas de ordem superior à terceira. Verificou-se que os resultados numéricos tendiam a sobrestimar os valores da altura de onda em zonas pouco profundas.Para minorar estas limitações e tornar o modelo mais robusto, fiável e adequado para ser aplicado em casos reais, foram adicionados e implementados novos termos às equações do modelo BOUSS-WMH, nomeadamente, a reflexão parcial, o atrito de fundo e a rebentação (fenómenos físicos inerentes às águas pouco profundas e zonas confinadas).A reflexão parcial foi implementada a partir da adição de um termo de viscosidade na equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com reflexão parcial foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Porto de Vila do Porto, ilha de Santa Maria, Açores), e os resultados foram comparados com medições em ensaios em modelo físico. Verificou-se que a implementação da reflexão parcial diminui em 44% o erro médio quadrático face à simulação com fronteiras totalmente refletoras.O atrito de fundo foi implementado a partir da adição de um termo representativo da tensão tangencial de fundo à equação de conservação da quantidade de movimento. O modelo com atrito de fundo foi aplicado a dois casos de teste, sendo um deles um caso real (Praia de Faro). Verificou-se que a introdução do atrito de fundo dissipa energia como pretendido e reduz as instabilidades numéricas.A rebentação foi implementada com a introdução de um termo de viscosidade turbulenta. Dois critérios distintos foram introduzidos para definir o início e o final da rebentação: a) FSA, baseado na aceleração da elevação da superfície livre; b) RTFN, baseado no número Froude relativo da cava. O modelo com rebentação foi aplicado a três casos de teste estudados em laboratório. A comparação dos resultados do modelo com as medições dos ensaios físicos permite dizer que, de um modo geral, o modelo numérico simula muito bem a localização da rebentação, bem como a dissipação de energia a ela associada. O critério de rebentação baseado no método de RTFN tende a sobrestimar a altura das ondas, mas apresenta índices de concordância maiores do que os obtidos com o critério FSA. A vantagem deste método reside no menor número de parâmetros a calibrar. Os resultados alcançados foram muito bons, dada a complexidade do fenómeno de rebentação das ondas e a simplicidade dos termos utilizados na sua modelação.O gerador GMALHA também foi alvo de melhoramentos nos algoritmos de geração, de forma a possibilitar a existência de ilhas no interior do domínio de cálculo.O modelo numérico WAMIT® foi desenvolvido para aplicações em mar aberto sem muitas estruturas refletoras próximas do navio. Todas as estruturas devem ser discretizadas, o que aumenta exponencialmente o esforço computacional exigido, e são obrigatoriamente totalmente reflectoras. Ora esta é uma limitação importante quando se está no interior de um porto, primeiro devido às dimensões e depois devido às fronteiras parcialmente refletoras. Assim, o modelo WAMIT® foi modificado de modo a incluir as características das ondas modeladas previamente com um dos modelos de propagação. Foram desenvolvidas duas novas rotinas HASK_D e HASK_B, respetivamente para o modelo linear DREAMS e para o modelo não linear BOUSS-WMH. Estas rotinas e as modificações ao modelo WAMIT® foram validadas com a aplicação a casos simples onde o modelo WAMIT® original também podia ser aplicado. A presença de um campo de ondas difratadas pela presença de uma estrutura fixa foi simulada com sucesso. Existem diferenças pouco significativas, principalmente nas altas frequências. Uma explicação para estas diferenças relaciona-se com o facto de que as ondas com períodos baixos apresentam maiores instabilidades numéricas à medida que diminui o número de pontos por comprimento de onda na malha de elementos finitos.Com o intuito de facilitar o tratamento da informação, que, num estudo deste género, tem um volume e complexidade consideráveis, foram desenvolvidas interfaces para cada um dos modelos e estes foram acoplados numa ferramenta integrada
Year: 2015
Author(s): Pinheiro, L.
Keywords: Elementos finitos; Navios amarrados; Propagação de ondas; SWAMS; Forças de difração; Modelos numéricos; Portos
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Modelação Numérica da Rebentação das Ondas. Sistema Integrado de Modelação da Agitação Marítima
Esta dissertação divide-se em duas partes principais, uma dedicada ao desenvolvimento e validação de um novo modelo numérico para a propagação de ondas fracamente não lineares com a inclusão da dissipação de energia por rebentação, e uma dedicada ao desenvolvimento de um sistema integrado de modelação da agitação marítima em zonas costeiras e portuárias, GUIOMAR, para a utilização simplificada de modelos de propagação de ondas e para o apoio à tomada de decisão em estudos de engenharia costeira (quer correntes, quer situações de emergência).Na primeira parte, as equações de Beji e Nadaoka (1997a,b), são extendidas de forma a incluírem dissipação de energia por rebentação, através da consideração das tensões de Reynolds na equação da conservação da quantidade de movimento e da dedução de uma formulação alternativa da equação não linear de declive suave dependente do tempo. O modelo desenvolvido neste trabalho é aplicado a três testes de ensaios em modelo físico, que abrangem praias de declive constante e um perfil barra-fossa. Os testes efectuados permitiram seleccionar o critério de rebentação e definir regras para a determinação dos valores para as condições críticas de início e de fim da rebentação, calibrar o valor a atribuir ao parâmetro dos termos dissipativos e estabelecer regras para a sua definição, assim como para avaliar o desempenho do modelo. Foram obtidos bons resultados, embora o empolamento da onda tenha sido subestimado. Verificou-se uma estreita relação entre o valor a utilizar para a condição crítica de início da rebentação e a declividade da onda à entrada do domínio de cálculo, e entre o valor óptimo para o parâmetro dos termos dissipativos e o número de Ursell à entrada do domínio.Na segunda parte, apresenta-se a estrutura do sistema GUIOMAR, assim como as interfaces suas constituintes. O sistema GUIOMAR permite a utilização simplificada de modelos de agitação marítima, incluindo a construção, manipulação e visualização de dados e resultados. Estes factores contribuem para a sua afirmação como uma ferramenta de apoio à tomada de decisão em estudos de engenharia costeira e portuária. Foca-se também a avaliação das variabilidades de origem geográfica nos resultados dos modelos, nomeadamente as associadas à escala e resolução dos dados batimétricos utilizados, aos métodos de interpolação mais comuns e à subjectividade inerente à definição das linhas de costa. Da análise do comportamento dos modelos de agitação marítima constatou-se a necessidade de ter em atenção no respectivo estudo, aos dados de batimetria utilizados e às interpolações a que se recorre. São delineadas sugestões/recomendações para um futuro utilizador do sistema GUIOMAR aquando da utilização de métodos de interpolação.
Year: 2010
Author(s): Zózimo, A. C.
Keywords: Zonas portuárias e costeiras; Variabilidades de origem geográfica; Sistema integrado; Sistema de informação geográfica; Modelação numérica da rebentação das ondas; Equação não linear de declive suave dependente do tempo
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Contribution to the design of Multi-Functional Artificial Reefs
Portugal is one of many countries in the world that suffers from coastal erosion.Conventional ways of protecting a coastline appear to entail some disadvantages. Aninnovative and interesting way of protecting a local coastal zone by means of multifunctionalartificial reefs avoids some of them. A multi-functional artificial reef is asubmerged breakwater which, besides the helping to protect the local coastline, canoffer other purposes; in particular, it may enhance the surfing possibilities and theenvironmental value of the local area. The structure has several positive side-effects:first, it provides an unimpaired visual amenity; second, it offers tourist and economicbenefits by improving the surfing conditions; third, it can enhance the environmentalvalue of the area where it is built, and fourth, with a proper design the down drifterosion can be minimal.An optimal reef design for the Leirosa beach, located to the south of Figueira da Foz,midway along the Portuguese West Atlantic coast, is investigated. In order to achievethis optimal design several steps were conducted. A preliminary design, as a result of atheoretical study, achieved step by step, is proposed for a multi-functional artificial reefmaking use of the theory and of the state of the art. The proposed reef geometry is usedas initial design in the numerical and physical tests, which were executed to analyze thecapacity of a multi-functional reef breakwater to protect the local coastline of Leirosa,Portugal, and to increase the local surfing possibilities. Further, a physical and anumerical 2DV study have been executed to get insight in the influence of the length ofthe reef and in the submergence on the Iribarren number, which is an indication for thebreaker type. In this study, also the optimum height for the reef has been defined.Subsequently, in order to be able to investigate the three design parameters: the reefangle, the geometry of the reef (with or without a platform) and the horizontaldimensions in 2DH for the optimal geometry, the Boussinesq-type COULWAVE modelwas validated; finally, a 2DH numerical study has been conducted with COULWAVEto define the best values for these parameters.In terms of surfability, and for the conditions of the local coastline of Leirosa, thefollowing values for the main parameters were found: a reef angle of 66°, a structureheight of 3.20 m, a reef geometry composed by a delta without platform, a reefsubmergence of 1.50 m and a structure seaward slope of 1:10.The calibration of the numerical model COULWAVE has shown that it can be usedvery well to simulate the hydrodynamics around an MFAR. However, improvementsare recommended on the actual version of COULWAVE. These improvements includemainly the introduction of bottom porous structures. Even though the mean velocityfields give an indication about the sediment transport, they are not sufficient to get a deep insight about the influence of an MFAR on the morphology around the structure.For a proper design of the reef, particularly for the protection of a local coastline, amorphological study has to be executed. / Portugal é um dos muitos países no mundo que sofre os efeitos adversos da erosãocosteira. É sabido que as formas convencionais de protecção costeira apresentamalgumas desvantagens. Uma forma particularmente interessante de proteger oucontribuir para a protecção local de um troço da zona costeira, minimizando algumasdas desvantagens das estruturas tradicionais, é através da construção de recifesartificiais multi-funcionais. Um recife artificial multi-funcional é um quebra-marsubmerso construído com objectivos de ajudar a proteger localmente a zona costeira eoferecer outras valências, nomeadamente, aumentar as possibilidades locais para aprática de surf e contribuir para a valorização ambiental da região.Um recife artificial com estas características apresenta diversos aspectos positivos. Comefeito, esta estrutura: (1) não tem qualquer impacto visual negativo; (2) oferece osbenefícios económicos resultantes da atracção turística, ao melhorar as condições locaispara práticas de surf e/ou outros desportos náuticos (mergulho e pesca); (3) permiteaumentar o valor ambiental da região, e (4) com um projecto adequado permite reduzirao mínimo os efeitos adversos da erosão local ou prolongar mesmo a praia por efeito detômbolo.Neste trabalho são investigados os parâmetros característicos de um recife artificialmulti-funcional, tendo como caso de estudo um troço da zona costeira da Leirosa,situado a cerca de 15 km a sul da Figueira da Foz, Portugal. Para obter as característicasóptimas da estrutura a construir foram realizados vários estudos ao longo de diversasetapas. Como resultado do estado da arte e de um estudo teórico, realizado passo apasso, é proposta uma geometria preliminar de recife artificial multi-funcional. Estageometria preliminar do recife é em seguida utilizada como projecto inicial de diversostestes em modelo numérico e em modelo físico para analisar a sua capacidade naprotecção da praia e do cordão dunar da Leirosa e, em simultâneo, analisar aspossibilidades locais para a prática de surf.Além dos testes realizados em modelo físico, foi efectuado um estudo numéricoutilizando o modelo 2DV COBRAS-UC para obter informações sobre a influência docomprimento do recife e da submersão do mesmo no número Iribarren, sendo este umparâmetro que fornece uma boa indicação do tipo de rebentação a esperar. Neste estudofoi igualmente investigada a altura ideal para o recife. Posteriormente, procedeu-se àvalidação de um modelo numérico 2DH do tipo Boussinesq, o modelo COULWAVE,tendo como objectivo analisar a influência de três parâmetros de projecto com particulardesenvolvimento no plano horizontal: o ângulo do recife, a geometria do recife (com ousem plataforma) e as suas dimensões horizontais. Uma vez validado, foi este modelo numérico utilizado para analisar a influência daqueles parâmetros e identificar os seusvalores mais adequados para a definição de uma geometria optimizada do recife.Em termos de características para a prática de surf, e para as condições locais do litoralda Leirosa, foram identificados os seguintes valores para os principais parâmetros: umaestrutura de recife com ângulo de 66º, altura de 3.20 m e uma geometria composta porum delta sem plataforma, uma submersão do recife de 1.50 m e um declive de barlamarda estrutura de 1:10.A calibração do modelo numérico COULWAVE mostrou que este pode ser usado comsucesso para simular a hidrodinâmica em torno de um recife artificial multi-funcional.No entanto, recomendam-se melhorias na actual versão deste modelo. Tais melhoriasincluem principalmente a possibilidade de modelação com fundos porosos. Embora oscampos da velocidade média forneçam uma primeira indicação sobre o transporte desedimentos, esta informação não é por si só suficientemente profunda para obterconclusões definitivas quanto à influência de uma estrutura com estas característicassobre a morfologia local. Para uma concepção mais adequada da estrutura final dorecife, em particular para efeitos de protecção costeira, deverá ser elaborado um estudomorfodinâmico.
Year: 2009
Author(s): Voorde, M.
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos. Teses e programas de investigação do LNEC
N/A
Year: 2003
Number Pages:
400 p.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Modelação Estocástica Numérica e Física da Agitação Marítima
N/A
Year: 2002
Number Pages:
434 p.
Author(s): Capitão, R.
Editor: ******
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos
N/A
Year: 2002
Number Pages:
400 p.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Modelação Estocástica Numérica e Física da Agitação Marítima
N/A
Year: 2001
Number Pages:
434 p.
Author(s): Capitão, R.
Editor: ******
Info
Transformações Não-Lineares De Ondas Marítimas Em Zonas Portuárias. Análise pelo Método dos Elementos Finitos
N/A
Year: 2001
Number Pages:
400 p.
Author(s): Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Info
Interacción de ondas y grupos de ondas con estructuras de protección de costas
N/A
Year: 1999
Number Pages:
257 p.
Author(s): Neves, M. G.
Editor: ******
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Relatório Científico
Info
Porto de pesca de S. Miguel - Açores. Ensaios bidimensionais de estabilidade e galgamentos dos perfis do molhe de protecção
N/A
Year: 1992
Author(s): Neves, G.; Silva, L. G.
Info
Valores Extremos da Agitação Marítima. Síntese dos dados de temporais ocorridos em Portugal Continental.
N/A
Year: 1992
Author(s): Capitão, R.; Marcos Rita, M.; Baptista, J. M.; Carvalho, M. M.
Editor: LNEC
Keywords: Agitação marítima; Portugal continental
Info
Valores extremos da agitação marítima. Figueira da Foz - Tratamento local dos dados existentes,
N/A
Year: 1992
Author(s): Carvalho, M. M.
Info
Agitação marítima na costa Portuguesa. Dados de base. Observações efectuadas na Figueira da Foz.
N/A
Year: 1991
Author(s): Santos, J. A.
Info
Ensaios bidimensionais de estabilidade e galgamentos do perfil de reparação do molhe de abrigo do porto da Baleeira (2.ª Fase).
N/A
Year: 1991
Author(s): Silva, L. G.
Info
Ensaios bidimensionais de estabilidade e galgamentos do perfil de reparação do molhe de protecção do porto da Baleeira.
N/A
Year: 1991
Author(s): Silva, L. G.
Info
Ensaios em modelo reduzido do molhe do Funchal. Ensaios bidimensionais de estabilidade e galgamentos.
N/A
Year: 1991
Author(s): Silva, L. G.
Info
Ensaios em modelo reduzido do molhe do Funchal. Ensaios tridimensionais da cabeça do molhe.
N/A
Year: 1991
Author(s): Silva, L. G.
Info
Estudo do reforço do molhe de Vila do Porto. Ensaios bidimensionais de estabilidade e galgamentos.
N/A
Year: 1991
Author(s): Silva, L. G.
Info
Estudo em modelo reduzido do reforço do molhe do porto da Horta. Ensaios tridimensionais de estabilidade e galgamentos.
N/A
Year: 1991
Author(s): Silva, L. G.
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Outro
Info
A nonlinear finite element method for wave propagation over gently varying depths
N/A
Year: 2000
Author(s): Fortes, C. J. E. M.; Fernandes, J. L. M.
Editor: ******
Info
Diagnóstico de Obras de Protecção Portuária
N/A
Year: 2000
Number Pages:
50 p.
Author(s): Neves, M. G.; Santos, J. A.; Ferreira, Ó
Editor: ******
Info
Fenómenos de turbulência e correntes geradas pela rebentação de ondas
N/A
Year: 2000
Number Pages:
18 p.
Author(s): Sancho, F. E.; Neves, M. G.; Tomasicchio, G.; Archetti, R.
Editor: ******
Info
Modelação Numérica da Evolução de Praias Estuarinas - Programa PDCTM (FCT)
N/A
Year: 2000
Author(s): Freire, P.; Oliveira, F. S. B. F.; Fortes, C. J. E. M.
Editor: ******
Morfodinâmica de Embocaduras Estuarinas: Análise a médio e longo prazo
Info
Quebra-mares perfurados: da caracterização do processo de interacção ondas-estrutura ao desenvolvimento de modelos de dimensionamento
N/A
Year: 2000
Number Pages:
50 p.
Author(s): Sarmento, A.; Neves, M. G.; Pita, C.; Oliveira, I. M.; Pontes, T.
Editor: ******
Info
BRISA: Breaking waves interaction with sandbars
N/A
Year: 1999
Number Pages:
30 p.
Author(s): Sancho, F. E.
Editor: ******
Info
Funcionalidade e estabilidade de estruturas de abrigo à acção de agitação marítima
N/A
Year: 1999
Number Pages:
16 p.
Author(s): Neves, M. G.; Losada, M. A.
Editor: ******
Morfodinâmica de Embocaduras Estuarinas: Análise a médio e longo prazo
Info
PRIMO: Prediction and impacts of runup and overwashes
N/A
Year: 1999
Number Pages:
33 p.
Author(s): Ferreira, Ó; Sancho, F. E.
Editor: ******
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