Fabio DENTALE | Progetti

MODELLAZIONE NUMERICA DEL MOTO ONDOSO

Il concetto della formulazione “NewWave” è di generare le onde estreme da uno spettro di frequenza specificato sovrapponendo molte onde relativamente piccole per formare un'onda estrema messa a fuoco in una posizione specifica e ad un tempo fissato. La scelta dello spettro è importante perché lo spettro di ampiezza del gruppo di onde compatte è abbinato allo spettro di energia per il mare casuale da cui il pacchetto di onde estreme è derivato.La teoria del NewWave descrive l’elevazione della superficie e i componenti di velocità dell’onda di un gruppo concentrato di onde localizzate derivate da uno spettro misurato o teorico, come JONSWAP o Pierson-Moskowitz. Le onde sono sovrapposte e portate in fase in un punto del canale (numerico o fisico) in un determinato istante. Le onde focalizzate sono spesso utilizzate negli studi fisici e numerici come condizione rappresentativa per onde estreme o come mezzo per generare onde molto ripide e frangenti in una posizione desiderata nello spazio e nel tempo. Un'onda focalizzata è in teoria creata quando tutti i componenti in un gruppo di onde transitorie sono in fase. In passato, è stata suggerita la teoria delle onde lineari e le metodologie iterative empiriche al fine di raggiungere la fase desiderata e l'ampiezza di messa a fuoco. Tuttavia, la loro efficacia diminuisce quando la non-linearità del gruppo d'onda aumenta e quindi la generazione di onde molto concentrate diventa un lavoro oneroso.I modelli teorici tendono ad essere limitati a situazioni lineari o debolmente non lineari e non sono in grado di prevedere gli effetti violenti e turbolenti delle onde frangenti in combinazione con onde di run-up sulle strutture. L'approccio classico per tali casi è quello di effettuare test su modello fisico in scala. Un altro approccio consiste nell'utilizzare calcoli completamente non-lineari, come la fluidodinamica computazionale, che hanno il potenziale per studiare il design in condizioni diverse a scala intera. Infatti questo nuovo approccio, se implementato come condizione iniziale in un pacchetto CFD che risolve le equazioni di Navier-Stokes, è possibile realizzare simulazioni efficaci che includano la non linearità completa delle onde. La simulazione numerica su modelli full-size utilizzando le tecniche CFD (fluidodinamica computazionale) offre ora un'alternativa per la determinazione di queste complesse forze idrodinamiche agenti sulle strutture marittime. I vantaggi della simulazione numerica CFD sono: simulazione su vasta scala di fenomeni non lineari; la previsione potenzialmente più accurata (e meno costosa) rispetto ai test su modello fisico; informazioni dettagliate sul flusso e sui carichi risultanti; inoltre il vantaggio del CFD è che in linea di principio è valido per tutti i regimi di flusso. Sulla base delle conoscenze scientifiche in merito all’oggetto, l’obiettivo è quello di generare onde estreme basate sulla “Teoria del Focusing” in canale numerico. Tale approccio come ampiamente discusso permette di focalizzare l’attenzione sugli eventi più significativi, quindi quelli estremi, considerando un numero di onde minori rispetto a quelle necessarie per l’analisi convenzionale permettendo così di effettuare un’analisi più specifica in tempi molto ridotti. L’obiettivo di questo lavoro è quello di applicare delle tecniche numeriche per la progettazione delle strutture marittime sotto l’azione di onde estreme; attraverso queste valutarne i parametri idraulici e l’interazione onda-struttura in condizioni di geometria e carichi agenti reali con tutti i vantaggi connessi all’applicazione del calcolo numerico rispetto ai test fisici di laboratorio; con riferimento al calcolo numerico il grande vantaggio della “Teoria NewWave” è quella di sviluppare simulazioni di durata limitata ma che danno la possibilità di valutare i carichi agenti sulle strutture per verificarne la stabilità.