Evaluación de caudal de sobrepaso en una defensa costera mediante un modelo basado en las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds en el volumen (VARANS)

• Autores: Rodrigo Campos, Patricio Winckler Grez
• Localización: Obras y proyectos: revista de ingeniería civil, ISSN-e 0718-2813, ISSN 0718-2805, Nº. 33, 2023, págs. 6-14
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Assessment of wave overtopping in a coastal defense using a model based on the volume-averaged Reynolds averaged Navier-Stokes (VARANS)
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    En este trabajo se expone el proceso de calibración del modelo numérico IH2VOF y un análisis de sensibilidad del caudal de sobrepaso en una defensa costera. Para efectuar estos trabajos, se replican los ensayos de un modelo físico a escala reducida de 1:50 en el rompeolas principal del puerto de Pòvoa de Varzim, Portugal (Neves et al., 2008). Los parámetros analizados en el proceso de calibración corresponden a la porosidad y los coeficientes de fricción lineal y no-lineal , que caracterizan a los medios porosos. Para ensayos con oleaje irregular y generación de oleaje de primer orden, que incorpora sólo la banda espectral asociada al oleaje como condición de borde, los parámetros de fricción no tienen una gran incidencia en el cálculo del sobrepaso, pues actúan sobre un volumen relativamente pequeño de defensa costera. La porosidad, en contraste, juega un rol no despreciable en los resultados. Una vez calibrados estos parámetros, se repiten los ensayos usando un forzamiento de segundo orden, que incorpora tanto la banda del oleaje como las ondas infragravitatorias asociadas a los grupos de olas. Los resultados muestran que la generación de primer orden sobrestima el caudal de sobrepaso, lo que se hace más evidente para condiciones de oleaje de mayor intensidad. Para el forzamiento de segundo orden, en contraste, se obtienen resultados cercanos a los reportados por Neves et al. (2008). Finalmente, se recomienda utilizar el forzamiento de segundo orden tanto en la modelación numérica como física del sobrepaso de oleaje para evitar el sobredimensionamiento injustificado de defensas costeras.

  • English

    The calibration of the IH2VOF numerical model and a sensitivity analysis of wave overtopping in a coastal defense are presented in this study. Physical model tests are replicated at a reduced scale of 1:50 in the main breakwater of the port of Pòvoa de Varzim, Portugal (Neves et al., 2008). The parameters used in the calibration correspond to porosity, linear and non-linear friction coefficients characterizing a porous media, which in our model represent the defense’s armor and filter. For irregular waves and first-order generation in the numerical wavemaker (i.e., considering only waves as a boundary condition), overtopping is practically insensitive to the range of values used for the friction parameters, due to the relatively small volume of coastal defense. Porosity, in contrast, plays a significant role in the computation of overtopping. Once these parameters have been calibrated, the tests are repeated using a second-order generation, which incorporates both waves and the infragravity waves accompanying the former. Results show that the first-order generation overestimates the overtopping, especially in more intense wave conditions. For the second-order generation, results correspond fairly well with those reported by Neves et al. (2008). Finally, we recommend the use of second-order generation both in the numerical and physical modelling of wave overtopping on coastal defenses to avoid unnecessarily conservative designs