Modelagem de Fluxos Turbulentos Próximos a Estruturas Costeiras Usando Vários Modelos de Turbulência

Introdução. A redução na largura da praia devido à erosão é uma questão significativa que pode ser mitigada ou exacerbada por estruturas de proteção costeira. A modelagem de ondas quebrando perto da costa e ao redor de estruturas costeiras pode ser usada para determinar seu impacto na dinâmica da zona costeira. O objetivo deste estudo é modelar e analisar a dinâmica de estruturas turbulentas em torno de um único quebra-mar, obtido usando dois esquemas de modelagem de turbulência: RANS e LES. Materiais e Métodos. A turbulência induzida por ondas quebrando foi investigada. A modelagem foi baseada em medições batimétricas realizadas ao longo da costa do Mar de Azov e um modelo tridimensional de hidrodinâmica de ondas complementado com várias configurações de cálculo de turbulência. Resultados. Resultados de modelagem de processos de onda gerando fluxos turbulentos na presença de estruturas de proteção costeira usando diferentes modelos de turbulência foram obtidos. Resultados obtidos com base nas equações de Navier-Stokes averaged Reynolds (RANS) são comparados com os resultados da abordagem de Simulação de Grandes Vórtices (LES) com o modelo dinâmico de escala sub-rede de Smagorinsky (DSM). Discussão e Conclusões. Os resultados mostraram que as alturas das ondas simuladas por LES eram maiores do que aquelas simuladas por RANS nas regiões frontal e de sopé da estrutura de proteção costeira e eram menores na sua parte superior. Assim, de acordo com LES, uma maior quantidade de energia de onda foi preservada após passar sobre o quebra-mar. Vetores de velocidade do meio aquático mostraram a formação de um vórtice quando LES foi utilizado, enquanto nenhuma evidência de tais vórtices turbulentos foi detectada no caso de RANS, confirmando o melhor desempenho do LES para modelagem de turbulência na zona costeira. De acordo com os resultados apresentados, o LES é a ferramenta preferida para gerar turbulência sob condições de ondas que se aproximam nas práticas de engenharia.