Browsing by Author "ESPINOZA BARRAZA, FELIPE ANTONIO"
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Thesis ESTUDIO DE LA INTERACCIÓN DE ONDAS SOLITARIAS QUE SE PROPAGAN EN SENTIDOS OPUESTOS MEDIANTE UN MODELO HIDRODINÁMICO UNIDIMENSIONAL(2019) ESPINOZA BARRAZA, FELIPE ANTONIO; WINCKLER GREZ, PATRICIO; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Obras Civiles; CATALÁN MONDACA, PATRICIO ANDRÉSEl presente trabajo tiene el objetivo de desarrollar un modelo hidrodinámico unidimensional capaz de simular la propagación de una onda solitaria y la interacción entre ondas solitarias que se propagan en sentidos opuestos en un canal de sección constante a escala de laboratorio. Los modelos hidrodinámicos desarrollados se basan en las ecuaciones de Boussinesq para ondas débilmente dispersivas y débilmente no lineales, para un fluido incompresible y sin viscosidad. La disipación de energía se incorpora utilizando tanto un modelo de fricción de fondo mediante fuerza de arrastre (Pugh & Woodworth, 2014) como un modelo de capa límite turbulenta (Liu & Orfila, 2004). La diferencia fundamental entre ambos modelos es que el primero requiere de la definición de un coeficiente de arrastre y el segundo corresponde a una solución exacta de los fenómenos de disipación en la capa límite. La metodología consiste en i) extender el algoritmo desarrollado por Winckler (2015) incorporando la disipación mediante ambos modelos, ii) el desarrollo de casos simples cuyo objetivo es comprender cómo ambos modelos simulan la disipación de las ondas solitarias y iii) la comparación de ambos modelos con resultados experimentales tanto para la propagación e interacción de ondas solitarias. La implementación numérica de los modelos se desarrolla mediante la plataforma MATLAB. Para el caso de la propagación de ondas solitarias, se demuestra que ambos modelos de disipación reproducen adecuadamente el decaimiento de la altura reportado en ensayos de laboratorio (Liu et al., 2006), mostrando que ambos modelos pueden ser utilizados como una buena herramienta práctica capaz de predecir el comportamiento de la amplitud, velocidad y celeridad de ondas débilmente dispersivas y débilmente no lineales sobre un canal de fondo plano a escala de laboratorio. Asimismo, se observa un retraso en los tiempos de arribo de las ondas solitarias, que no ha sido reportado en la literatura. Para el caso de la interacción de ondas solitarias, se observa que la amplitud máxima obtenida mediante la interacción no lineal entre ondas excede a la calculada mediante la superposición lineal. Este resultado se asemeja a lo reportado por Chen & Yeh (2014), quienes observaron que la amplitud máxima obtenida mediante superposición lineal subestima a la obtenida experimentalmente. Por otra parte, los modelos implementados en este trabajo demuestran la generación de un retraso debido a la colisión, pero son incapaces de reproducir la reducción de la amplitud y generación de una cola dispersiva (trailing waves) observada en los ensayos de Chen & Yeh (2014) después de la colisión. Debido a las discrepancias mencionadas, ambos modelos quedan limitados en su aplicación, ya que solo pueden ser usados como una herramienta para estimar a escala de laboratorio las amplitudes máximas de una colisión y el retraso de ondas débilmente dispersivas y débilmente no lineales debido a una colisión en un canal de fondo plano.
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