Modelação numérica da interacção onda-estrutura em emissários submarinos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Na presente dissertação investiga-se a interacção onda-estrutura num emissário submarino em regimes de escoamento na transição de laminar para turbulento e subcrítico com recurso ao modelo numérico IH-2VOF, modelo que resolve as equações RANS. Variando as configurações de corrente e agitação, foram analisados vários cenários que permitissem obter várias frequências de desprendimento de vórtices e números de Strouhal. As simulações em regime permanente foram efectuadas para números de Reynolds de 200 e 1000, as em regime oscilatório para alturas de onda de 0,01m e períodos de 20s, 60s, 90s e 130s e a simulação combinada de regime permanente e oscilatório para Reynolds de 1000 e onda com altura de 0,01m e período de 130s. Sendo que este emissário submarino é um cilindro liso e regular, é de esperar, para casos de escoamento estacionário, a formação de vórtices a jusante, vórtices estes que se formam para números de Reynolds superiores a 40. Visto na presente dissertação se estudarem condições de escoamento com números de Reynolds superiores a 200, os vórtices formam-se a jusante do cilindro, criando uma típica esteira de Von Kármán. Nos casos de escoamento oscilatório, são de esperar desprendimentos ora a barlamar ora a sotamar, consoante a oscilação do escoamento provocada pela onda. Analisando os resultados, verifica-se que o modelo numérico não possui precisão suficiente para velocidades muito reduzidas como as verificadas para Re=200 (necessidade de análise do sinal do coeficiente de sustentação através de um filtro de sinais, devido ao elevado ruído do mesmo) e que em todos os outros casos tende-se a obter valores relativamente próximos dos encontrados na literatura. Na presente dissertação não se obteve, contudo, valores convergentes com os esperados uma vez que para tal seria necessária uma discretização muito refinada do domínio de cálculo, particularmente nas proximidades do cilindro, discretização esta que exigiria um grande esforço computacional.