Validação e aplicação de um modelo numérico SPH para o cálculo de forças num quebra-mar misto

Abstract

Quantificar a força (ou a pressão) devida às ondas incidentes torna-se essencial para analisar os esforços exercidos sobre uma estrutura e assim poder definir a sua estabilidade. Para tal, é necessário compreender todos os fenómenos envolvidos na interacção onda-estrutura, tais como a rebentação, o galgamento, etc... Estes fenómenos são fortemente não lineares, o que torna a sua modelação numérica um dos maiores desafios em CFD (Computational Fluid Dynamics). No presente trabalho pretende-se aplicar o modelo numérico SPH – Smoothed Particle Hydrodynamics, que tem vindo a ser desenvolvido no LNEC, ao estudo de interacção entre ondas e quebra-mares mistos, em particular ao cálculo de forças horizontais. Os modelos SPH baseiam-se numa formulação Lagrangiana e permitem modelar escoamentos com superfície livre complexos com grandes deformações. Trata-se de um método sem malha, onde o fluido é representado por volumes elementares de água sendo considerados, conceptualmente, como partículas fluidas com massa, velocidade, pressão, etc... A natureza Lagrangiana do modelo permite seguir, ao longo do tempo, a trajectória das partículas. A validação do modelo é feita com base em formulações propostas no projecto europeu PROVERBS, que visou o desenvolvimento de ferramentas probabilísticas de dimensionamento de quebra-mares mistos, e em dados experimentais de ensaios em modelo físico realizados no Canal de Ondas Irregulares 1 (COI1) do LNEC, o que permite demostrar a aplicabilidade deste modelo numérico para estudos de Engenharia Costeira.