Aplicarea Modelelor Numerice Pentru a Asigura Suportul Operațiilor Portuare

Domeniu: Mecanică

Conține 12 fișiere: doc, ppt

Pagini : 140 în total

Cuvinte : 28383

Mărime: 9.08MB (arhivat)

Publicat de: Liviu-Doru Ștefan

Puncte necesare: 13

Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Prof. Dr. Ing. Rusu Eugen

Universitatea Dunărea de Jos din Galați, Facultatea de Mecanică, Programul de studii: Inginerie Mecanică

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

Prefață 2
Capitolul 1. Introducere 5
Capitolul 2. Instrumente pentru măsurarea valurilor şi curenţilor 6
2.1. Măsurarea valurilor 6
2.1.1. Echipamente care străpung suprafaţa apei 7
2.1.2. Echipamente care detecteaza presiunea 7
2.1.3. Echipamente care urmăresc suprafaţa 9
2.2. Compararea tehnologiilor 15
2.3. Măsurarea curenţilor 16
2.3.1. Măsurarea Lagrangiană a curenţilor 16
2.3.2. Măsurarea Euleriană a curenţilor 24
Capitolol 3. Caracteristicile regimului de valuri, vânt si curenți în Marea Neagră 28
3.1. Litoralul romanesc – Caracterizare generală 28
3.2. Caracteristi generale ale climatului marin în Marea Neagră 30
3.3. Analiza datelor nearshore, offshore și a furtunilor în
apropierea porturilor Mangalia și Constanța 34
Capitolul 4. Clasificarea modelelor pentru valuri si curenţi 41
4.1. Stadiul actual al dezvoltării modelelor pentru predicția propagării valurilor 41
4.2. Modele spectrale în medie de faza 43
4.2.1. Modele de generare ale valurilor 43
4.2.2. Modele de transformare ale valurilor 45
4.3. Modele care rezolvă faza 47
4.4. Modele de circulaţie și atmosferice 49
4.4.1. Modele globale de circulaţie 49
4.4.2. Modele locale de circulaţie 49
4.4.3. Modele atmosferice 50
Capitolul 5. Evaluarea valurilor cu modele spectrale. Teoria și capabilitățile
modelului SWAN 51
5.1. Fenomene fizice incluse și limitări ale modelului SWAN 51
5.2. Ecuaţia Hasselmann şi explicitarea termenilor sursă 52
5.3. Scheme numerice aplicate pentru integrarea ecuaţiei Hasselmann 60
5.3.1. Scheme numerice cu diferenţe finite 60
5.3.2. Modelarea numerică în SWAN 68
5.4. Parametrizarea modelului SWAN, analiza datelor de intrare şi de ieşire 81
5.4.1. Unităţi de măsura şi sisteme de coordonate 81
5.4.2. Grilele utilizate de SWAN 82
5.5. Procese fizice incluse și definirea variabilelor 86
Capitolul 6. Focalizarea sistemului de predicție a condițiilor de val
în apropierea porturilor Mangalia și Constanța 92
Capitolul 7. Concluzii 95
Bibliografie 96

Extras din licență

1. INTRODUCERE

În ultimele decenii creșterea constantă a activităților economice în apropierea țărmului, în special în vecinătatea porturilor importante, a atras după sine însemnătatea unor mai bune predicții a condițiilor de val în astfel de zone. Mai mult decât atât în urma schimbărilor globale ale climei, schimbări ce au influențat apariția unor noi modele în mediul de coastă, a fost necesar a se lua în considerare noi scenarii variate.

Motivat de aceste argumente, scopul lucrării de față este de a stabili o metodologie bazată pe

cele mai bune modele spectrale în medie de fază ( SWAN ) pentru predicția condițiilor de val de la intrarea în porturi. Aria considerată în această lucrare este zona porturilor românești Mangalia și Constanța situate la Marea Neagră. Dezvoltarea economică a avut în ultimii ani o creștere semnificativă în apropierea țărmului românesc, astfel unele proiecte strategice ca NABUCO cerând o cunoaștere amănunțită a condițiilor de val și tendințelor acestora în mediul costal.

Modelele numerice pentru val sunt folosite de obicei în apropierea țărmului pentru a evalua

propagarea și transformarea valurilor dea lungul coastei. În prezent, cea mai exactă estimare a parametrilor de val este dată de modelele spectrale în medie de fază, dintre care SWAN (Boij și al., 1999) fiind considerat unul din cele mai bune modele pentru transformări costale.

Capabilitățile modelului SWAN s-au extins în ultimii ani atât în direcția offshore cât și în cea nearshore. În ceea ce privește extinderea offshore principalele îmbunătățiri sunt schemele de propagare de ordin superior care sunt asociate cu propagări la scări geografice mari și parametrizarea introdusă pentru contracararea efectului Garden Sprinkler care poate apărea datorită difuziei numerice reduse asociate cu o rezoluție mică în spațiul spectral.

Pe de altă parte, pentru a extinde performanțele modelului în direcția nearshore cele mai recente îmbunătățiri se referă la implementarea deasemenea a unui model declupat de fază care să ia în considerare efectul difracției. Împreună cu ridicarea apei datorată valurilor, difracția este adecvată simulărilor la scară locală, ambele procese fiind asociate cu un sistem de coordonate cartezian.

Deși modelele în medie de fază nu pot reprezenta anumite fenomene ca oscilațiile portuare infragravitaționale, ele pot oferi poze reale despre penetrarea și impactul valurilor în interiorul portului. Cu toate acestea modelele se pot conecta ușor la sistemele de prognozare a valurilor așa cum va fi ilustrat în această lucrare. Simulările de înaltă rezoluție ale modelului SWAN care acoperă toată suprafața portului pot furniza deasemenea datele de intrare pentru modelele care calculează faza, modele care se bazează pe ecuația pantei line sau pe acuațiile Boussinesq.