A new three-dimensional finite-volume non-hydrostatic shock-capturing model for free surface flow

Gallerano, Francesco; Cannata, Giovanni; Lasaponara, Francesco; Petrelli, Chiara

doi:10.1016/s1001-6058(16)60768-0

Cited by 14 publications

(32 citation statements)

References 40 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…В [67] представлена 3D НГ модель в конечно-объемной формулировке с последующим отображе-нием элементарных объемов на равномерную сетку; модель верифицировалась на тестовых задачах дифракции, наката и разрушения волны. В [68,69] НГ модель, использующая смешанную конечно-элементную аппроксимацию на неструктурированной сетке, применялась для расчета внутренней 1 -hydrostatic; 2 -non-hydrostatic.…”

Section: океанологические модели динамики вязкой несжимаемой жидкостиunclassified

Океанологические Модели Негидростатической Динамики. Обзор, "Фундаментальная И Прикладная Гидрофизика"

Volʹt︠s︡inger¹,

Androsov²,

Клеванный³

et al. 2018

Фундаментальная и прикладная гидрофизика

View full text Add to dashboard Cite

ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ДИНАМИКИ. ОБЗОРПредставлены работы по аспектам океанологических моделей негидростатической динамики, выполненные за последние два-три десятилетия. Продвижение в этом направлении обязано в первую очередь развитию вычис-лительной гидродинамики, обозначившей качественно новый современный уровень моделирования динамики Мирового океана и его регионов. Широкая тематика негидростатического моделирования включает рассмотре-ние процессов и явлений с выраженными вертикальными движениями, для описания которых желателен, а в ряде случаев и необходим, учет динамической компоненты давления. Постановка краевых задач для подсистем уравнений негидростатической динамики, совокупность методов их реализации, оценка и анализ эффектов неги-дростатики составляет предмет обзора. Основой океанологических негидростатических моделей является поста-новка и методы решения краевых задач для уравнений Навье-Стокса динамики вязкой несжимаемой жидкости. Необходимое рассмотрение работ, относящихся к этому кругу задач, составляет раздел обзора. Изложение концен-трируется на работах, использующих наиболее употребительный проекционный метод реализации океанологи-ческих моделей при различных типах дискретизации области: конечно-разностной сеточной, конечно-объёмной, конечно-элементной и при различных формах представления решения: в гранично-согласованных координатах, рядами, спектральным разложением и др. Эти приближения тестируются и применяются для моделирования от-дельных мезомасштабных процессов и негидростатической динамики подобласти региона в рамках крупномас-штабной модели. Структуру проекционного метода определяет расщепление оператора задачи и вычисление при-ближений поля скорости на этапах временного шага. Приближением может служить решение гидростатической задачи. Такой удобный подход связывает гидростатическое приближение с негидростатическим модулем задачи для уравнений Навье-Стокса, что акцентируется в обозрении.Обзор краток. Мы старались не перегружать его ни формулами, где это возможно, ни литературой, ибо каждая из приводимых ссылок содержит свою, зачастую обширную, библиографию. Цель -представить в простом и общем виде состояние развитого негидростатического моделирования, элементы которого в уже близкой пер-спективе сделают возможным решение краевых задач негидростатической динамики обширных областей и про-тяженных участков шельфа мирового океана на основе параллельных вычислений.Ключевые слова: гидростатика/негидростатика, уравнения Навье-Стокса, типы аппроксимаций, проекционный метод. N. E. Voltzinger OCEANOLOGICAL MODELS OF NON HYDROSTATIC DYNAMICS. A REVIEWResults devoted to different aspects of oceanographic models for non-hydrostatic dynamics reported during two-three last decades are discussed in this review. Achievement in this field was obtained mainly due to the progress in computational hydrodynamics which marked a qualitatively new current level of World ocean dynamics and its regions modelling. Wide thematic of non-hydrostatic modelling includes consideration of the process...

show abstract

Section: океанологические модели динамики вязкой несжимаемой жидкостиunclassified

Океанологические Модели Негидростатической Динамики. Обзор, "Фундаментальная И Прикладная Гидрофизика"

Volʹt︠s︡inger¹,

Androsov²,

Клеванный³

et al. 2018

Фундаментальная и прикладная гидрофизика

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In this paper we adopt the new approach proposed by Gallerano et al [14] in which the motion equations are expressed in terms of variables that are Cartesian based: only the vertical coordinate is expressed as a function of a time-dependent curvilinear coordinate that follows the free surface movements.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…The shock-capturing scheme [14] does not need to use any "a priori" criterion to identify the location of the initial wave breaking point, and it is able to correctly assign the boundary conditions on the free surface. In this model, by using a computational domain that has a limited number of points along the vertical direction, the numerical wave height fits the experimental measurements before the breaking point and the wave breaking is tracked correctly.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Modified k – ε Turbulence Model for a Wave Breaking Simulation

Cannata

Palleschi

Iele

et al. 2019

Water

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

We propose a two-equation turbulence model based on modification of the k − ε standard model, for simulation of a breaking wave. The proposed model is able to adequately simulate the energy dissipation due to the wave breaking and does not require any “a priori” criterion to locate the initial wave breaking point and the region in which the turbulence model has to be activated. In order to numerically simulate the wave propagation from deep water to the shoreline and the wave breaking, we use a model in which vector and tensor quantities are expressed in terms of Cartesian components, where only the vertical coordinate is expressed as a function of a time-dependent curvilinear coordinate that follows the free surface movements. A laboratory test is numerically reproduced with the aim of validating the turbulence modified k − ε model. The numerical results compared with the experimental measurements show that the proposed turbulence model is capable of correctly estimating the energy dissipation induced by the wave breaking, in order to avoid any underestimation of the wave height.

show abstract

“…A recent evolution of the three-dimensional models that adopt a time-varying coordinate makes use of shock-capturing numerical schemes that are able to explicitly simulate wave breaking. In Bradford (2011), Ma et al (2012), Cannata et al (2017), and Gallerano et al (2017), the Navier-Stokes equations are written in a coordinate system in which the horizontal coordinates coincide with the Cartesian coordinates and the vertical one is a time-dependent curvilinear coordinate. These models are able to simulate in fully three-dimensional form the wave propagation from deep water, where dispersive effects are dominant, to surf and swash zones, where the nonlinearity of the motion equations allows to represent the shoaling and the wave breaking, and do not require to switch off any term of the equations.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Nonlinear waves and nearshore currents over variable bathymetry in curve-shaped coastal areas

Gallerano

Cannata

Palleschi

2019

J. Ocean Eng. Mar. Energy

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Irregular coastlines and variable bathymetry produce nonlinear effects on wave propagation which play a significant role on the formation of nearshore currents. To protect the coastline from the erosional action of nearshore currents, it is usual to adopt coastal defence works such as submerged breakwaters. If properly designed, they give rise to circulation patterns capable to induce sedimentation of suspended material at the nearshore region. To numerically simulate the hydrodynamic effects of submerged breakwaters in irregular coastal areas, we use a numerical model which is based on an integral contravariant formulation of the three-dimensional Navier-Stokes equations in a time-dependent coordinate system. These equations are numerically solved by a non-hydrostatic shock-capturing numerical scheme which is able to simulate the wave propagation from deep water to the shoreline, including the surf zone and swash zone.Publisher's Note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

show abstract

A new three-dimensional finite-volume non-hydrostatic shock-capturing model for free surface flow

Cited by 14 publications

References 40 publications

Океанологические Модели Негидростатической Динамики. Обзор, "Фундаментальная И Прикладная Гидрофизика"

Океанологические Модели Негидростатической Динамики. Обзор, "Фундаментальная И Прикладная Гидрофизика"

A Modified k – ε Turbulence Model for a Wave Breaking Simulation

Nonlinear waves and nearshore currents over variable bathymetry in curve-shaped coastal areas

Contact Info

Product

Resources

About