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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3600
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Desenvolvimento de um modelo hidráulico computacional para o Complexo Estuarino de São Marcos (CESM) - Maranhão |
Título(s) alternativo(s): | Development of a computational hydraulic model for the São Marcos Estuarine Complex (CESM) - Maranhão |
Autor: | RIBEIRO JÚNIOR, Julio César Martins Ribeiro |
Primeiro orientador: | TORRES JÚNIOR, Audálio Rebelo |
Primeiro membro da banca: | TORRES JÚNIOR, Audálio Rebelo |
Segundo membro da banca: | GODOI, Victor Azevedo |
Terceiro membro da banca: | DIAS, Francisco José da Silva |
Quarto membro da banca: | BÉRGAMO, Alessandro Luvizon |
Resumo: | Neste trabalho, está descrita a solução numérica aplicada às equações de Navier-Stokes e da Continuidade para a elaboração de um código computacional, em linguagem FORTRAN, que simula a hidráulica no Complexo Estuarino de São Marcos (CESM). Para a elaboração do código computacional, as equações governantes foram divididas em dois domínios: espacial e temporal. Na solução do domínio espacial, foram utilizados o esquema de Leonard para a solução do termo advectivo e o esquema de Smagorinsky para estimar o coeficiente horizontal de difusão. No domínio temporal, foram utilizados o esquema de Matsuno para a solução da variação local do campo de velocidade e superfície livre e o filtro de Asselin para reduzir o ruído provocado pela integração numérica. Na condição de contorno para a fronteira norte, do domínio espacial, foram introduzidas duas séries temporais de variação da superfície livre, obtidas do TPXO 6.2, a fim de simular a oscilação na superfície livre provocada pela maré e a contribuição zonal do campo de velocidade relacionada à Corrente Norte do Brasil (CNB). Na fronteira sul foi introduzida a contribuição meridional no campo de velocidade associada à vazão média do rio Mearim. O experimento de Berkhoff foi utilizado para validar a solução numérica das equações governantes, simulando de maneira satisfatória a propagação da onda e empinamento na região da calota em uma área confinada. Para a validação e ajuste da solução numérica ao simular a hidráulica do CESM, foi utilizado uma série temporal de preamar e baixamar observada no complexo portuário através de uma estação maregráfica no período de 01 a 11 de janeiro de 2015. A série de preamar e baixamar observada confirmou a habilidade da solução numérica em simular a hidráulica na região do complexo portuário e simulando inversões periódicas no campo de velocidade que ocorrem nas margens do CESM provocadas por conservação de vorticidade potencial. |
Abstract: | This work describes the numerical solution applied to the Navier-Stokes and Continuity equations when developing a computational model, using the FORTRAN language, to simulate the hydraulics of São Marcos Estuarine Complex (SMEC). The computational model governing equations were explicitly discretized using the finite difference method (FDM) and were divided into the spatial and temporal domains. In the spatial domain, the Leonard were employed to solve the advective terms and Smagorinsky schemes to estimate the horizontal diffusion coefficient. In the temporal domain, the Matsuno scheme were implemented to solve the local variation term at velocity field and free surface elevation and the Asselin filter to reduce the noise caused by numerical integrations. Two free surface oscillation time series were used as boundary conditions along the numerical grid northern boundary to simulate the free surface disturbance caused by the tide variation, obtained from the TPXO 6.2 model, and the zonal contribution of the velocity field related to the Northern Brazil Current (NBC) and the meridional contribution of the velocity field associated with the mean discharge of Mearim river was used as forcing at the southern boundary. The Berkhoff experiment was reproduced to test the numerical solution proposed here, simulating in a satisfactory way the wave propagation at the shoal in a confined area. The simulation of the SMEC hydraulics using the numerical solution proposed was validated and adjusted using a time series of high and low tide measurements collected within the harbor complex during January 1–11 2015. The measurements confirmed the skill of the computational model developed here in simulating the harbor complex region hydraulics and the occurrence of periodic inversions in the velocity field along the SMEC margins caused by potential vorticity. |
Palavras-chave: | Navier-Stokes; continuidade; hidráulica; Complexo Estuarino de São Marcos. Navier-Stokes; continuity; hydraulics; São Marcos Estuarine Complex. |
Área(s) do CNPq: | Oceanografia |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA E LIMNOLOGIA/CCBS |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA |
Citação: | RIBEIRO JÚNIOR, Julio César Martins Ribeiro. Desenvolvimento de um modelo hidráulico computacional para o Complexo Estuarino de São Marcos (CESM) - Maranhão. 2019. 87 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Oceanografia) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3600 |
Data de defesa: | 20-Set-2019 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA |
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