Simulação numérica da propagação de ondas regulares

Na seguinte dissertação são apresentados estudos de formação e propagação de ondas, realizados com a simulação de ondas numéricas recorrendo ao programa OpenFOAM utilizando o solver olaflow, ao longo de um canal de ondas de fundo variável. Inicialmente é feita uma descrição de algumas teorias de onda e dos seus conceitos matemáticos, necessários para a compreensão do comportamento de uma onda. Posteriormente é descrito o software OpenFOAM e algumas das suas funcionalidades, como a geração de malha e a constituição dos seus solvers. Os estudos realizados na seguinte dissertação estão relacionados com a variação da superfície livre ao longo de várias secções de um canal de ondas, estando estes essencialmente divididos em duas partes. Na primeira parte é feito um estudo de independência de solução com malhas bidimensionais, onde recorrendo ao mesmo número de elementos por comprimento de onda e altura, pretende-se avaliar qual a influência da variação do fundo na propagação da onda. A segunda parte consiste em duas simulações numéricas, bidimensional e tridimensional, de um caso de estudo realizado experimentalmente no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), relacionado com a propagação de ondas num canal de fundo variável com redução de secção transversal, sendo que as ondas nele estudadas se encontram em condições de pré-rebentação. Os resultados numéricos obtidos são comparados tanto a valores experimentais como a outros valores numéricos obtidos para casos semelhantes, por forma a dar fundamento aos estudos realizados. Para além dos gráficos da variação de superfície livre, é realizada uma análise espetral recorrendo às transformadas discretas de Fourier, que permitem de uma maneira mais coesa observar a evolução das ordens de uma onda para diferentes secções ao longo do canal. Algumas das diferenças notadas nas variações da superfície livre podem estar associadas a fenómenos de reflexão, à utilização de malhas bidimensionais e tridimensionais ou a uma possível dissipação numérica