Análisis de resonancia portuaria: generación, transitoriedad, no linealidad y acoplamiento geométrico

Abstract

RESUMEN: Esta tesis doctoral se ha dedicado al estudio de la hidrodinámica asociada a los procesos de resonancia en dominios semi-encerrados. El esfuerzo fundamental se ha centrado en la caracterización de los elementos forzadores, las características no lineales del forzamiento y de la respuesta de los puertos, la transitoriedad del fenómeno y de la incidencia sobre la respuesta del potencial acoplamiento de la respuesta de recintos adyacentes. Es decir, la generación, la no linealidad, la transitoriedad y el acoplamiento geométrico.

Los objetivos planteados son tres: 1) ampliar el conocimiento sobre el fenómeno; 2) mejorar la capacidad para reproducir el fenómeno a través de la aplicación de un modelo en elemento finito basado en las ecuaciones modificadas de Boussinesq Nwogu (1993), Liu & Woo (2004); 3) integrar toda la investigación, técnicas y herramientas elaboradas en una metodología capaz de mejorar sustancialmente la aproximación que se hace hoy en día al problema.

Para ello, se hace uso de una metodología que integra la aproximación teórica para caracterizar las oscilaciones de baja frecuencia existentes en los registros instrumentales de oleaje tomando información de medidas en el campo, se plantea una exhaustiva campaña de modelado físico en laboratorio para diferentes características de oscilación resonante no lineal y acoplamiento geométrico, y finalmente se valida el modelo numérico con las series temporales obtenidas en laboratorio y con dos situaciones resonantes reales tomando series reales de onda larga atmosférica y onda larga vinculada a grupos de oleaje, encontrando excelentes correlaciones

ABSTRACT: This Thesis is dedicated to study the hydrodynamic processes associated to the harbour resonance phenomena. The study was focused to the characterization of the transient, non-linear, and coupled effects associated to the forcing mechanisms and to the response of the oscillations outside and inside the harbour facilities.

The aim of this thesis was divided into tree main branches: 1) increase the harbour resonance phenomena knowledge; 2) improve the capacity to reproduce the phenomena through the implementation of an advanced finite-element numerical model, based on the modified Boussinesq equations Nwogu (1993), Liu & Woo (2004); and 3) Integrate the different techniques and tools into a methodology, able to improve the approximation of any future harbour resonance study.

For these, first a spectral analysis has been developed to characterize the infragravity waves at the entrance of short wave field data, second an extensive laboratory campaign was proposed for different degrees of non-linearity and coupled resonance oscillations, and third the numerical model was validated with the laboratory data, as well as data measured in two real harbours, for both atmospheric long wave and bound long wave acting as forcing mechanism, obtaining excellent correlations.