Προηγμένο Μαθηματικό Ομοίωμα Πλήρους Περιγραφής Υδροδυναμικών Και Μορφοδυναμικών Διεργασιών Στην Παράκτια Ζώνη

Abstract

Στην παρούσα διατριβή αναπτύσσεται ένα σύγχρονο μαθηματικό μοντέλο περιγραφής τόσο των υδροδυναμικών αλλά και μορφοδυναμικών διεργασιών στην παράκτια ζώνη, το οποίο συνίσταται στον συνδυασμό δύο επιμέρους μαθηματικών μοντέλων. Το πρώτο εξ’αυτών, είναι RANS υδροδυναμικό μοντέλο, αναπτύσσεται στην πλατφόρμα της εργαλειοθήκης OpenFOAM και αποδίδει με λεπτομέρεια την υδροδυναμική κατάσταση των περιοχών μελέτης. Το δεύτερο, μορφοδυναμικό μοντέλο, αποδίδει τη νέα μορφολογία πυθμένα υπό συγκεκριμένο υδροδυναμικό πεδίο, όπως αυτό προκύπτει από την εκτέλεση του υδροδυναμικού μοντέλου. H μέθοδος που εφαρμόζεται στην παρούσα διατριβή επομένως είναι επαναληπτική, με την έννοια της συνεχούς εναλλάξ εκτελεστικής διαδικασίας των δύο μοντέλων, μέχρι την επίτευξη του μορφολογικού κάθετου στην ακτή προφίλ ισορροπίας. Δηλαδή, εκτελείται αρχικά το υδροδυναμικό μοντέλο με βάση την αρχική μορφολογία πυθμένα/ακτής υπό δεδομένες κυματικές συνθήκες, και αποδίδει το επικρατούν υδροδυναμικό πεδίο για τη συγκεκριμένη βαθυμετρία. Τα αποτελέσματα του υδροδυναμικού μοντέλου εισάγονται πλέον ως δεδομένα στο μορφοδυναμικό μοντέλο, το οποίο πλέον με τη σειρά του εκτελείται για τον υπολογισμό της στερεομεταφοράς και εν τέλει της νέας μορφολογίας πυθμένα. Η νέα αυτή μορφολογία πυθμένα εισάγεται εκ νέου στο υδροδυναμικό μοντέλο, το οποίο εκτελείται ξανά για τη νέα μορφολογία πυθμένα και αποδίδει το νέο υδροδυναμικό πεδίο που δημιουργείται για τη νέα γεωμετρία. Τα αποτελέσματα του υδροδυναμικού μοντέλου εισάγονται στο μορφοδυναμικό μοντέλο και πάλι, το οποίο αποδίδει ανανεωμένη μορφολογία πυθμένα. Η επαναληπτική διαδικασία συνεχίζεται έως ότου η ανανεωμένη μορφολογία πυθμένα που αποδίδει το μορφοδυναμικό μοντέλο είναι σχεδόν η ίδια (με μικρή διαφοροποίηση σε όρια ανοχής) με αυτή των αμέσως προηγούμενων επαναλήψεων. Σε αυτή την περίπτωση τερματίζεται η διαδικασία αφού έχει επέλθει ισορροπία. Στην παρούσα διατριβή, το μαθηματικό μοντέλο εφαρμόστηκε επιτυχώς σε απότομες κλίσεις πυθμένα, τόσο στη ζώνη θραύσης όσο και στη ζώνη διαβροχής, καθώς επίσης και στην περίπτωση διάβρωσης μπροστά σε κατακόρυφους κυματοθραύστες αλλά και σε τεχνητά αναχώματα.