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Volume 21, Issue 2 - June 2021

 

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Revista de Gestão Costeira Integrada
Volume 21, Issue 2, June 2021, Pages 73-85

DOI: 10.5894/rgci-n294
* Submission: 23 DEC 2019; Peer review: 20 FEB 2020; Revised: 13 MAY 2021; Accepted: 13 MAY 2021; Available on-line: 27 JUL 2021

Experimental and numerical simulations of oblique extreme wave conditions in front of a breakwater's trunk and round head

R.F. Carvalho@ 1, J.A. Santos2, G. Barajas Ojeda3, MD. N.A. Beg1, P.M. Lopes1, J.C. Fortes4, J. L. Lara3


@ Corresponding author: [email protected]
1 MARE, Dep. Civil Engineering, University of Coimbra, Coimbra, Portugal
2 ISEL - Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa, Lisboa, Portugal. E-mail: [email protected]
3 IHCantabria, Instituto de Hidraulica Ambiental, Universidad de Cantabria, Santander, Spain. E-mail: [email protected]
4 LNEC - National Laboratory of Civil Engineering, Lisboa Portugal. E-mail: [email protected]


ABSTRACT: Climate change studies already reported sea level rise as an accepted scenario, which induces changes in nearshore wave conditions. A large range of new experiences including water level, run-up, overtopping, hydrodynamic data for different wave steepnesses and directions was performed in the Leibniz Universität Hannover (LUH) wave basin for a rubble mound breakwater with a slope of 1(V):2(H). This work presents, focusing on oblique extreme wave conditions, numerical simulations of the hydrodynamics in that experiment using OpenFOAM®. Results of the wave generation boundary conditions and their propagation, namely elevation of the water level free-surface and velocity data at specific locations are compared and discussed with data from experimental measurements acquired by acoustic wave gauges and acoustic doppler velocimeter (ADV) / Vectrino equipment. Although an exact match between numerical and laboratory values was not reached, an appropriate incident wave angle and a reasonable amplitude of velocities and water depths was achieved and the same happened to the statistics of those values.

Keywords: breakwater, wave generation, OpenFOAM, scale-model tests, oblique extreme wave conditions.

RESUMO: Estimar o impacto de cenários de alterações climáticas em quebra-mares de taludes é fundamental para a gestão e manutenção dessas obras. Neste trabalho, foram realizados ensaios no tanque de ondas de Leibniz Universität Hannover (LUH), para avaliar o comportamento de um quebra-mar de taludes com uma inclinação de 1 (V): 2 (H), quando sujeito à incidência de condições de agitação marítima e níveis de maré extremos, resultantes desses cenários de alterações climáticas. Foram efetuadas simulações numéricas dos ensaios efetuados. Este trabalho apresenta em particular, simulações numéricas da hidrodinâmica dos ensaios com foco em condições de ondas extremas oblíquas, usando OpenFOAM®. Foram reproduzidas as condições de fronteira de geração de onda e analisados os resultados da sua propagação, a elevação da superfície livre e dados de velocidade em locais específicos que são comparados e discutidos com dados de medidas experimentais adquiridas por medidores de ondas acústicas e velocímetro doppler acústico (ADV) / Equipamento Vectrino. Embora uma correspondência exata entre os valores numéricos e laboratoriais não tenha sido alcançada, um ângulo de onda incidente apropriado e uma amplitude razoável de velocidades e profundidades de água foram alcançados e o mesmo aconteceu com as estatísticas desses valores.

Palavras-chave: quebra-mar, geração de ondas, OpenFOAM, testes em modelo reduzido, condições de ondas extremas oblíquas.