Teste e aplicação de modelos parabólicos de refração-difração com ênfase na propagação de ondas sobre parcéis

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

No presente trabalho foram realizados testes de diferentes versões de modelos "REF-DIF" parabólicos (REF-DIF Kirby e REF-DIF Melo). Para casos de ondas monocromáticas foram realizados 2 tipos de testes: a) rampas planas, onde os resultados numéricos de altura de onda foram comparados com uma solução analítica e b) calota de Berkhoff, onde resultados numéricos de altura de onda foram comparados com dados obtidos de um experimento de laboratório. Em seguida foi testado o desempenho das diferentes versões do modelo REF-DIF espectral de Kirby e Özkan (1994), na modelação de ondas irregulares sobre uma calota, fruto do experimento de Chawla (1995). Na segunda parte do trabalho, a propagação de ondas monocromáticas e irregulares sobre parcéis hipotéticos de forma circular e elíptica foi estudada, usando o modelo de Kirby. Averiguaram-se os efeitos da forma dos parcéis e das características de ondas no campo de alturas. Em seguida escolheu-se o modelo espectral de melhor performance para realizar uma aplicação à região costeira do litoral central do Rio Grande do Sul, trecho onde existem muitos parcéis submersos em profundidades intermediárias e rasas e erosão costeira natural. Para rampas planas, verificou-se que as versões numéricas dos modelos monocromáticos Kirby e Melo apresentaram desempenho semelhante. Verificou-se também que a orientação do sistema de oordenadas influencia os resultados dos modelos. Os ângulos máximos de incidência inicial são 45 para grade não rotacionada e aproximação de Padé, que podem ser extrapolados para ângulos maiores em grades rotacionadas. Os modelos com aproximação parabólica simples não conseguiram representar a evolução da altura da onda de forma precisa para ângulos diferentes de 0o em grades não rotacionadas. A mesma aproximação funcionou muito bem quando usada em grades rotacionadas. Modelos com aproximação Padé tiveram boa performance para ambas opções de grade, com ângulos de incidência inicial de até 45. Para ângulos maiores que este, a acurácia é melhor com batimetrias rotadas. Para o parcel de Berkhoff, observou-se que os modelos lineares Melo e Kirby apresentaram performance similar. Estes tiveram menor acurácia que os modelos fracamente não-lineares de Kirby. Já para o experimento espectral com o parcel de Chawla, viu-se que os modelos não-lineares foram levemente mais acurados que os lineares, porém com uma diferença quase insignificante. Para os parcéis hipotéticos, notou-se que o espalhamento direcional do espectro de ondas, a forma, profundidade e a distância que a onda refrata sobre o parcel determinam as características da focalização e da distribuição de alturas de onda atrás do parcel. Na aplicação para a batimetria real, encontraram-se diferenças nas alturas e direções de onda calculadas com modelos monocromáticos e espectrais para águas rasas no litoral central do Rio Grande do Sul. Notou-se que a zona costeira a sudoeste da região do Farol da Conceição apresentou menores alturas de ondas e maior divergência de direções em relação a porção situada a nordeste, provavelmente induzida por padrões de refração de maior escala espacial, originados pela geomorfologia da plataforma interna do litoral central e sul do estado, ao invés do efeito puramente creditado à focalização de energia por parcéis, como se acreditava antes.

ASSUNTO(S)

difração engenharia sanitaria refração modelos parabólicos

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