Nuevo enfoque de calibración en modelo hidrodinámico de oleaje en zona rompiente

Incluye anexos

Tesis (Ing Civil) -- Prof. guía: Patricio Catalán

p.48

La extensión de modelos tipo Boussinesq hacia zonas hidrodinámicas de oleaje costero, es posible gracias a la inclusión de parámetros externos de oleaje rompiente que pretenden disipar energía del oleaje producto del fenómeno del rompimiento. La manera común de lograrlo consiste en incluir un término adicional en la ecuación de momentum, cuyo efecto es análogo a una fuerza actuando en el frente de una ola propagándose. Adicionalmente, el volumen de agua se conserva incluyendo otro término adicional en la ecuación de masa (Ref.[5]). Por otra parte, la calibración de los parámetros, y por consiguiente del modelo, se lleva a cabo mediante comparaciones con mediciones experimentales, típicamente usando el perfil de altura HRMS. Generalmente, un modelo se calibra con oleaje regular propagándose sobre una pendiente suave y uniforme. Desafortunadamente, los valores de los parámetros suelen ser no universales, y por ende, limitan la validez del modelo en condiciones diferentes a las usadas para la calibración. Adicionalmente, el uso de alturas HRMS para la verificación inherentemente condensa la información en términos temporales, perdiendo de esta manera, información relevante a nivel de escalas de tiempo de olas individuales. Además, el oleaje propagándose sobre playas con barras pone a prueba a modelos tipo Boussinesq debido a la existencia de complejas interacciones no lineales que generan y liberan armónicos, y porque el sistema compuesto por una barra induce asomeramiento, rompimiento y reformación del oleaje, condiciones que son un escenario desafiante para la parametrización de oleaje rompiente. En este trabajo se analiza el comportamiento de un modelo de propagación de oleaje completamente no lineal que incorpora el rompimiento, SERR-1D (Cienfuegos et al, 2005 & 2007), sobre un perfil de playa con barra y condiciones de oleaje irregular en el laboratorio. Se realiza la calibración clásica a través de un perfil de alturas y adicionalmente se evalúa una nueva modalidad de calibración a través de la correspondencia entre el proceso de rompimiento del oleaje registrado en señal de video y la disipación de energía según el modelo. A partir de las diferencias de los set de parámetros óptimos diferentes obtenidos desde cada enfoque de calibración, se realiza una evaluación de la metodología de cálculo usada en SERR-1D de los términos adicionales en las ecuaciones de masa y momentum. Finalmente, se proponen algunas modificaciones para mejorar e implementar el cálculo, para cada proceso de rompimiento, de los parámetros externos liberando al modelo de un parámetro innecesario y optimizando el rendimiento.

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