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Numerical study of idealized complex bathymetry effects on wave hydrodynamics
Tafur Ushiñahua, Otany
Tafur Ushiñahua, Otany
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Abstract
This study addresses the problem of the influence of bathymetry on wave hydrodynamics using the Direct Numerical Simulations (DNS) approach. Motivated by the urgent need to move to renewable energy sources, extend the understanding of wave hydrodynamics under idealized complex bathymetry and verify the predictive capability of numerical tools in fluid dynamics. The objectives include the evaluation of the applicability and accuracy of DNS in the prediction of wave hydrodynamics, and the study of the impact of idealized bathymetric geometries on wave dynamics. For this, the DNS code is validated by comparing the simulation results with canonical experimental works and theoretical solutions of wave hydrodynamics theory. Then, cases of idealized complex bathymetry are defined by means of a parametric study of the slope of the frontal zone of submerged trapezoids representing complex bathymetry (slopes of 1:10; 1:20 and 1:30). Then, the velocity, pressure and free surface elevation fields are analyzed. Finally, by employing advanced numerical techniques and addressing critical gaps in current knowledge, this research contributes to the development of modeling tools essential for future offshore wind technology design.
Este estudio aborda el problema de la influencia de la batimetría sobre la hidrodinámica de olas usando el approach de Direct Numerical Simulations (DNS). Motivado por la urgente necesidad de pasar a las fuentes de energía renovables, extender la comprensión de la hidrodinámica de olas bajo batimetrías complejas idealizadas y verificar la capacidad de predicción de herramientas numéricas en dinamica de fluidos. Los objetivos abarcan la evaluación de la aplicabilidad y precisión del DNS en la predicción de la hidrodinámica de las olas, y el estudio del impacto de las geometrías batimétricas idealizadas en la dinámica de las olas. Para esto, se valida el codigo DNS comparando los resultados de la simulación con trabajos experimentales canónicos y con los de la teoría hidrodinamica de olas. Se realiza un estudio paramétrico de la batimetría compleja idealizada, variando la inclinación de la zona delantera de trapecios sumergidos que representan la batimetría compleja (inclinaciones de 1:10; 1:20 y 1:30). Luego se analizan los campos de velocidad, presión y elevación de la superficie libre. Finalmente, al emplear técnicas numéricas avanzadas y abordar lagunas críticas en los conocimientos actuales, esta investigación contribuye al desarrollo de herramientas de modelización esenciales para el diseño futuro de tecnologia eolica offshore.
Este estudio aborda el problema de la influencia de la batimetría sobre la hidrodinámica de olas usando el approach de Direct Numerical Simulations (DNS). Motivado por la urgente necesidad de pasar a las fuentes de energía renovables, extender la comprensión de la hidrodinámica de olas bajo batimetrías complejas idealizadas y verificar la capacidad de predicción de herramientas numéricas en dinamica de fluidos. Los objetivos abarcan la evaluación de la aplicabilidad y precisión del DNS en la predicción de la hidrodinámica de las olas, y el estudio del impacto de las geometrías batimétricas idealizadas en la dinámica de las olas. Para esto, se valida el codigo DNS comparando los resultados de la simulación con trabajos experimentales canónicos y con los de la teoría hidrodinamica de olas. Se realiza un estudio paramétrico de la batimetría compleja idealizada, variando la inclinación de la zona delantera de trapecios sumergidos que representan la batimetría compleja (inclinaciones de 1:10; 1:20 y 1:30). Luego se analizan los campos de velocidad, presión y elevación de la superficie libre. Finalmente, al emplear técnicas numéricas avanzadas y abordar lagunas críticas en los conocimientos actuales, esta investigación contribuye al desarrollo de herramientas de modelización esenciales para el diseño futuro de tecnologia eolica offshore.
Description
Date
2025-07-14
Journal Title
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Keywords
Direct numerical simulations, Bathymetry, Wave hydrodynamics