Modelação numérica da interacção de ondas com emissários submarinos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

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.