Modelação numérica da interacção de ondas com emissários submarinos

Abstract

Os emissários submarinos são estruturas utilizadas como dispositivos terminais de rejeição de efluentes e, para o seu dimensionamento, é necessário conhecerem-se as forças que actuam sobre estas. A modelação numérica, embora promissora na determinação destas forças, não é utilizada em projecto por estar ainda pouco validada. Na presente dissertação valida-se o modelo numérico IH-2VOF aplicando-o ao estudo de emissários submarinos a diferentes distâncias do fundo e sujeitos à acção das ondas e comparando os resultados obtidos com os dados de ensaios físicos à escala reduzida disponíveis na literatura. As simulações foram efectuadas para um cilindro com 2 cm de diâmetro, sobre a acção de ondas regulares com uma altura de onda de 4.7 cm e um período de 1.08 s. Nestas condições o número de Keulegan-Carpenter foi de 4.9 e o número de Reynolds de 1800. Por forma a estudar a influência do fundo nos fenómenos de interacção onda-estrutura, foram simulados diferentes posicionamentos de cilindro face ao fundo variando entre 0.125 cm e 3 cm. A dimensão da malha utilizada resultou do estudo de sensibilidade da malha aos resultados do modelo realizado nesta dissertação, tendo-se verificado que são necessárias pelo menos entre 32 e 40 células por diâmetro de cilindro para obter um compromisso essencialmente entre precisão de resultados e duração total da simulação. Para a validação do modelo numérico analisaram-se várias grandezas, entre as quais os coeficientes que resultaram da adimensionalização das forças de arrasto, inércia e sustentação. Para os vários posicionamentos de cilindro simulados, obtiveram-se valores de coeficientes numéricos que apresentaram um andamento muito semelhante aos obtidos experimentalmente. Por forma a comparar os escoamentos em torno do cilindro obtidos experimentalmente e através da modelação numérica compararam-se as linhas de corrente tendo-se verificado que, de uma forma global, os escoamentos experimentais e numéricos também são bastante semelhantes entre si.