Viernes, 06 Abril 2012 11:55

MANOLO – Modelo Avanzado NO Lineal de Oleaje

manolo1El modelo numérico MANOLO, acrónimo de Modelo Avanzado NO Lineal de Ondas que se ha desarrollado en el marco del convenio "Desarrollo de un modelo de propagación de oleaje y agitación portuaria de última generación cuyos derechos de explotación estén bajo control español".

Este desarrollo se puso en marcha en colaboración entre las Universidades de Cantabria y Cornell, los organismos públicos CEDEX, Puertos de Estado, Ports de la Generalitat y Dirección General de Costas, y las empresas privadas ALATEC, AZTI, INHA, HIDTMA, IBERINSA, INTECSA, SENER y PROINTEC, con el objetivo de desarrollar en España un modelo numérico de propagación del oleaje sobre una malla triangular no estructurada en elementos finitos, capaz de superar algunas de las limitaciones más importantes presentes en los modelos disponibles en el estado del arte.

Este modelo se basa originalmente en las ecuaciones modificadas débilmente no lineales y débilmente dispersivas de Boussinesq, Nwogu (1993); Woo & Liu (2004a), y Woo & Liu (2004b) y Losada et al. (2008).

manolo2Resuelve los patrones temporales de propagación de oleaje, transformación y agitación, dentro de dominios numéricos con contornos complejos, sobre batimetrías reales, a través de la utilización de mallas adaptativas en elementos finitos y resolviendo los patrones bidimensionales (2DH) de velocidades, presiones, y superficie libre, considerando los procesos de asomeramiento, refracción, difracción, reflexión y radiación.

Además, el modelo numérico incluye en su formulación los procesos de disipación de energía por absorción parcial o total de los contornos, procesos asociados a la rotura del oleaje, fricción por fondo y efectos turbulentos.

El modelo numérico MANOLO ha sido aplicado con éxito en diferentes proyectos, tales como:

  • Estudios de agitación en puertos reales
  • Prediseño y diseño portuario
  • Estudios de resonancia en puertos considerando la transferencia no lineal de energía entre frecuencias y los efectos de acoplamiento entre dársenas
  • Estudios de operatividad y gestión portuaria
  • Diseño del posicionamiento de estructuras provisionales de protección portuaria durante la etapa de construcción
  • Interacción oleaje-estructuras cilíndricas, muelles, y diques de talud vertical
  • Apoyo al diseño de modelos físicos en laboratorio
  • Modelación del oleaje en laboratorio numérico 2DH
  • Prediseño de campañas de medición de oleaje en campo
  • Estudios de control de calidad de datos medidos en laboratorio, y estudios vinculados a ondas largas (ondas de borde, ondas solitarias, tsunamis, grupos de onda, etc.).

Una de las ventajas fundamentales de utilización del modelo numérico MANOLO a estudios de agitación portuaria, se basa en las capacidades que tiene para resolver los patrones de oleaje sobre un dominio numérico con contornos complejos reales considerando una evolución temporal de dichos patrones, con la utilización de mallas adaptativas en elementos finitos, resolviendo las velocidades, presiones y superficie libre en el plano bidimensional.

Finalmente, debido a las ecuaciones de gobierno que utiliza, ofrece la posibilidad de considerar de manera inherente la interacción energética entre diferentes componentes frecuenciales del flujo (p. ej. onda larga y onda corta), considerando los efectos dispersivos, y los efectos no lineales que se derivan de la transformación e interacción entre dichas componentes energéticas, así como la interacción del flujo, el fondo y la estructura.

Publicaciones destacadas

Ramón Codina, José M. González-Ondina, Gabriel Díaz-Hernández, Javier Principe (2008). Finite element approximation of the modified Boussinesq equations using a stabilized formulation. International Journal for Numerical Methods in Fluids. Special Issue: 14th International Conference on Finite Elements in Flow Problems. Volume 57, Issue 9, pages 1249–1268.

Losada I J, Gonzalez-Ondina J M, Diaz-Hernandez G, (2008). Numerical modeling of nonlinear resonance of semi-enclosed water bodies: Description and experimental validation. Coast Eng, 2008, 55(1): 21–34.

L. Lara J., Losada I.J., Martin M., Diaz-Hernandez G. (2004). Experimental Analysis of long wave at harbour entrances. Coastal Engineering, 29th International Conference on Coastal Engineering.

Losada I.J., Liu P.L-F., Gonzalez E.M, Diaz-Hernandez G, González M (2004). Harbour short wave agitation and resonance based on modifies boussinesq equations. Coastal Engineering, 29th International Conference on Coastal Engineering.

S.-B. Woo, P.L-F. Liu, (2004) Finite-element model for modified Boussinesq equations. I: Model development, J Waterway, Port, Coastal Ocean Eng. 130 (1) 1–16.

S.-B. Woo, P.L-F. Liu, (2004) Finite-element model for modified Boussinesq equations II. Applications to Nonlinear Harbor Oscillations, J Waterway, Port, Coastal Ocean Eng. 130 (1) 1–16.

Losada I.J., Liu P.L-F., Gonzalez E.M. Martin F.L. (2001). Desarrollo de un modelo de propagación de oleaje y agitación portuaria de última generación cuyos derechos de explotación estén bajo control español. 1er Informe Anual. Universidad de Cantabria.

Nwogu, O. (1993). Alternative Form of Boussinesq Equations for Nearshore Wave Propagation. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, 119(6), 618-638

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