Resumen

La socavación inducida por olas rompientes está reconocida como una de las principales causas de erosión costera y fallo de estructuras en alta mar, lo que implica una interacción completa agua-aire-arena en 3D, planteando un gran reto para la simulación numérica. Para comprender mejor este proceso, en este estudio se desarrolló un modelo numérico 3D no lineal basado en la plataforma CFD de código abierto OpenFOAM®. Se utilizaron las ecuaciones de Navier-Stokes para calcular el flujo incompresible bifásico, combinando con el método de volumen finito (FVM) para discretizar el dominio de cálculo, un método VOF modificado para seguir la superficie libre, y un modelo k-ε para cerrar la turbulencia. El proceso de transporte de sedimentos cerca de la costa se reproduce teniendo en cuenta el esfuerzo cortante, la carga en suspensión y la carga del lecho, en el que los términos de esfuerzo cortante y carga en suspensión se actualizaron introduciendo la fracción de volumen. La morfología del lecho marino se actualiza basándose en la ecuación de Exner y se implementa mediante la técnica de malla dinámica. Se empleó el algoritmo de deslizamiento de arena conservador de la masa para evitar la increíble variación de la malla del lecho. Es importante destacar que en cada paso del cálculo se aplica un método de acoplamiento bidireccional que conecta el módulo hidrodinámico con el módulo morfodinámico de la playa para garantizar la interacción fluido-sedimento. Las capacidades de este modelo se calibraron mediante datos de laboratorio de algunas referencias publicadas, y se introdujeron las ventajas/desventajas, así como las recomendaciones adecuadas. Por último, se reprodujo y discutió la socavación inducida por olas rompientes y no rompientes alrededor del monopilote, así como la evolución de la playa inducida por olas rompientes. Este estudio será de gran ayuda para comprender y evaluar el transporte de sedimentos cerca de la costa.

• Materias:Matemáticas Análisis Matemático Álgebra Ingeniería Matemática aplicada Lógica matemática
• Subjects:mathematics Mathematical Analysis Algebra Engineering Applied Mathematics Mathematical logic
• Palabras claves:oleaje, esfuerzo cortante, algoritmo de deslizamiento de arena conservador de la masa, proceso de transporte de sedimentos cerca de la costa, modelo numérico 3d no lineal, plataforma cfd openfoam®, técnica de malla dinámica, método de volumen finito, agua 3d completa, transporte de sedimentos cerca de la costa
• Keywords:wave, shear stress, mass conservative sand slide algorithm, nearshore sediment transport process, nonlinear 3d numerical model, source cfd platform openfoam®, dynamic mesh technique, finite volume method, full 3d water, nearshore sediment transport