Olatu-kanal baten balioztatze esperimentala eta konputazionala

Abstract

BiMEP-Biscay Marine Energy Platform- eta Mutriku Wave Energy Plant-eko azpiegituretan itsas energiaren inguruko ikerkuntza egiten da, itsas baldintza errealetan. Bilboko Ingeniaritza Eskolako Fluidoen Mekanikako laborategian dagoen olatu-kanala (12,5 × 0,6 × 0,7 m, luzera × zabalera × sakonera) azpiegitura horietan izaten diren baldintzak erreproduzitzeko gai da, eskala txikiago batean. Olatu-kanal horrek, pistoi motako olatu-sorgailu bat erabiliz, olatu monokromatiko eta pankromatiko mota desberdinekin lan egiteko aukera eskaintzen du. Ultrasoinuak erabiltzen dituzten zenbait zundak ur-gainazalaren desplazamendu bertikala neurtzen dute, eta tankearen amaieran kokatuta dagoen hondartzak, parabola-formadunak, olatuaren energia disipatzen du horren islapena murriztuz. "Reynolds Averaged Navier Stokes" (RANS) ekuazioetan oinarritutako zenbakizko modelo bat sortu da Star-CCM+ kode komertziala erabiliz, gainazal askean gertatzen diren fenomenoak simulatzeko. Zenbakizko modelo horren balioztatzea aurkezten da artikulu honetan, sakonera, olatu-altuera, uhin-luzera eta periodo desberdinak bateratuta eta egindako esperimentu sortarekin konparatuta. Emaitza guztiak fluxu potentzialaren teoriatik lortutako emaitza analitikoekin batera aztertu dira. Lan honetan aurkezten diren esperimentuek kanal horren eraginkortasunaren mugak ezartzen dituzte, olatuen sorkuntzari, hedapenari eta suntsipenari dagokienez. Etorkizunean egingo diren ikerkuntza-lanetako parametroak ezartzeko ere baliogarria izan da lan hau: egitura flotagarrien eta olatuen arteko interakzioa, olatu energiaren bihurgailuak eta ainguratze- eta amarradura-sistemak aztertuko dira.; A wave flume of 12.5 × 0.6 × 0.7 m (length × width × height) able to reproduce the ocean conditions of the most representative research facilities in the Basque Country (BiMEP-Biscay Marine Energy Platform and Mutriku Wave Energy Plant) has been installed at the laboratory of Fluid Mechanics of the Faculty of Engineering in Bilbao. This new facility has the capacity of producing a wide range of monochromatic and panchromatic waves by a piston-type wavemaker.Several ultrasonic wave probes measure the surface elevation, and the wave energy is dissipated in a passive parabolic beach in order to diminish significantly the reflection along the flume. A numerical model based on Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equations has been developed to represent the turbulence and Eulerian Volume of Fluid (VOF) unsteady approach in STAR-CCM+ CFD code to track the evolution of the free surface. This numerical model has been validated with the corresponding experimental campaign covering a wide range of depths, wave heights, wavelengths and periods.The results are analysed together with the analytical solution coming from the potential flow theory. The experiments carried out in the present work establish the operational limits of the wave flume in terms of wave generation, propagation and extinction, defining the operational range of future experimental and computational campaigns where wave interaction with floating structures, wave energy converters and mooring systems will be studied.