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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2817| Estudio numérico del efecto en el espectro direccional del oleaje ocasionado por la presencia de dispositivos CEO Numerical study of the effect of the presence of WEC devices on the directional wave spectrum | |
| MELISSA GABRIELA JARAMILLO TORRES | |
| FRANCISCO JAVIER OCAMPO TORRES | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Convertidor de Energía del Oleaje, SWAN, simulaciones numéricas, ancho de captura relativa, espectro direccional del oleaje Wave Energy Converter, numerical simulations, SWAN, Relative Capture Width, directional wave spectrum | |
| La energía de las olas puede ser extraída para su aprovechamiento mediante el uso de dispositivos conocidos como convertidores de energía del oleaje (CEO). La operación de estos dispositivos en el océano puede generar cambios considerables en las condiciones del estado de mar, particularmente en el espectro direccional del oleaje, los cuales a su vez pueden influir en la hidrodinámica y morfodinámica de la costa. En este trabajo se presentan resultados de simulaciones numéricas del efecto de la presencia de dispositivos CEO en el espectro direccional del oleaje. Las simulaciones numéricas se realizaron utilizando el modelo espectral de olas de tercera generación SWAN, al aplicarlo en la región de estudio que incluye a la Bahía Todos Santos, en Ensenada, Baja California, México. Se utilizó un dominio de malla estructurada con una resolución espacial de 250 m y una resolución temporal horaria. El modelo fue validado comparando los resultados con observaciones del oleaje realizadas con perfiladores acústicos tipo Doppler, ubicados en tres sitios durante un periodo de dos años. Los CEO fueron representados en el modelo numérico SWAN como obstáculos absorbedores de energía del oleaje, para lo cual se utilizó una función de rendimiento que depende de la frecuencia, conocida como RCW (Relative Capture Width), correspondiente a un dispositivo CEO Flap-Type. Se realizaron cuatro experimentos con diferentes arreglos de dispositivos CEO (1, 5, 10 y 25). Al comparar el experimento con 25 dispositivos con el caso sin dispositivos CEO, los resultados muestran una reducción de la altura significante de hasta 30 % a una distancia equivalente a una longitud de onda a sotavento del arreglo de dispositivos CEO. Los cambios en el período asociado al pico espectral y en la dirección de propagación promedio fueron menores que 2 % en todos los experimentos. Adicionalmente, se evaluó el efecto de los dispositivos CEO en los términos fuente de disipación del oleaje por white-capping y por la fricción con el fondo. Los resultados sugieren que el momentum que se transfiere de las olas a las corrientes se reduce hasta un 59 % por la presencia de los CEO. De la misma manera, las componentes de la fuerza inducida por el oleaje, resultado de los gradientes del tensor de radiación muestran cambios importantes, lo cual podría afectar a las corrientes a lo largo y hacia la costa y a su vez el transporte de sedimentos, inducidos por el oleaje. Wave energy can be extracted by means of devices known as Wave Energy Converters (WEC). The operation of these devices at the sea can generate important changes in the sea-state conditions, particularly in the directional wave spectrum, which in turn can influence the hydrodynamic and morphodynamic of the coast. This work presents results of numerical simulations of the effect of WEC devices on the directional wave spectrum. The numerical simulations were performed using the third generation spectral wave model SWAN, which was implemented in the study region that includes Todos Santos Bay, in Ensenada, Baja California, Mexico. A regular grid domain was used with a spatial resolution of 250 m and a hourly time resolution. The model was validated by comparing the results with observations of the wave field made with Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP), deployed at three sites over a period of two years. Each WEC was represented in the SWAN model as a wave energy absorber obstacle, for that, a frequency-dependent performance function was used, known as RCW (Relative Capture Width), which corresponds to a Flap-Type WEC device. Four experiments were performed with different WEC arrays (1, 5, 10 and 25). When comparing the 25 devices experiment with with the case without WEC devices, the results show a reduction in significant wave height of up to 30 % at a distance equivalent to a wavelength leeward of the array. Changes in the peak period and in the average wave direction were less than 2 % in all experiments. In addition, the effect of WEC devices on the source terms corresponding to wave dissipation by textit white-capping and by friction with the bottom, were evaluated. The results suggest that the momentum that is transferred from the waves to the currents is reduced up to 59 % by the presence of WECs. In the same way, the components of the wave-induced force, which is a function of the radiation stress tensor gradients, show important changes, which could affect the currents along and towards the coast and in turn the sediment transport, induced by the waves. | |
| CICESE | |
| 2019 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Jaramillo Torres, M.G. 2019 Estudio numérico del efecto en el espectro direccional del oleaje ocasionado por la presencia de dispositivos CEO. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 66 pp. | |
| OTRAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
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| tesis_Jaramillo Torres Melissa Gabriela_15_ago_2019.pdf | 40.33 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |