OpenFOAM es un software de código libre destinado principalmente al modelamiento computacional de la mecánica de fluidos, el cual trabaja en Linux y utiliza el lenguaje C++. Contiene además una amplia cantidad de aplicaciones y solucionadores con gran utilidad para la simulación de diversos fenómenos y problemas de ingeniería. Es compatible con otros softwares y posee métodos de discretización adheridos.
Este programa tiene gran versatilidad para poder simular diferentes escenarios. En esta oportunidad presentaremos los mejores artículos científicos para aprender acerca de las capacidades de OpenFOAM en el campo de la ingeniería costera.
1. Numerical investigation of wave–structure interaction using OpenFOAM
Autores: L.F.Chen, J.Zang, A.J.Hillis, G.C.J.Morgan, A.R.Plummer.
Este paper evalúa el desempeño de OpenFOAM aplicándolo a interacciones no lineales de olas con estructuras costeras. Los resultados de las interacciones con una superficie cilíndrica han sido comparados con los experimentos desarrollados en el Danish Hydraulic Institute, obteniéndose resultados satisfactorios.
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Fig. 1: Efecto de las olas sobre una estructura.
2. On the use of OpenFOAM to model oscillating wave surge converters
Autores: Pál Schmitt, BjörnElsaesser.
En este caso se utilizó OpenFOAM para evaluar la capacidad de los solucionadores Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) para la simulación de convertidores de sobretensiones de onda oscilante, los cuales son dispositivos generalmente montados en el fondo marino que extraen energía del incremento del movimiento de las olas. Las simulaciones de esos dispositivos requieren la solución de ecuaciones de movimiento y la representación del movimiento de la malla.
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Fig, 2: Visualización del dispositivo, superficie de agua y el parámetro de disipación representando el fondo marino.
3. Numerical wave tank study of extreme waves and wave-structure interaction using OpenFoam
Autores: Zheng Zheng Hu, Deborah Greaves, Alison Raby.
En el presente trabajo se utilizó OpenFOAM para simular las interacciones de olas con diversas estructuras y la nueva condición de borde desarrollada para olas extremas. Los ejemplos se realizaron para conocer la interacción con una columna y una plataforma, cuyos resultados se compararon con datos experimentales obtenidos en el laboratorio COAST de la Universidad de Plymouth. Se demostró que OpenFOAM es capaz de representar estas interacciones con buena precisión y eficiencia.
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Fig. 3: Perfil de las olas bajo diferentes periodos de tiempo.
Fig. 4: Perfil de las olas alrededor de una plataforma.
4. Performance assessment of OpenFOAM and FLOW-3D in the numerical modeling of a low Reynolds number hydraulic jump
Autores: Arnau Bayon, Daniel Valero, Rafael García-Bartual, Francisco José Vallés-Morán, P. Amparo Lépez-Jiménez.
En este trabajo se realizó un comparativo de las plataformas OpenFOAM y FLOW-3D para modelar un flujo turbulento en 3D: un salto hidráulico con bajo número de Reynolds. La precisión del modelo se evaluó comparando variables representativas del salto hidráulico con datos experimentales. Los resultados también fueron comparados con estudios previos para mejorar la validación de los resultados. Se concluyó que ambos modelos pueden reproducir el funcionamiento hidráulico de estructuras de disipación de energía en casos con bajos números de Reynolds.
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Fig. 5: Representaciones instantáneas de saltos hidráulicos simulados numéricamente, mostrando los diferentes resultados que se obtienen dependiendo del tamaño de malla.
5. Simulating coastal engineering processes with OpenFOAM
Autores: Pablo Higuera, Javier L. Lara, Inigo J. Losada
En esta investigación se valida la nueva condición de borde para generación de olas y absorción activa. Con este fin se han simulado algunos de los procesos físicos costeros de ingeniería y se han comparado con patrones experimentales. Se concluyó que las olas se generaron realísticamente y guardaron relación entre los datos de laboratorio y numéricos.
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Fig.6: Evolución de la superficie libre cuando la ola interactúa con el obstáculo impermeable.
Fig.7: Evolución de la presión dinámica cuando la ola interactúa con el obstáculo impermeable.
6. Realistic wave generation and active wave absorption for Navier–Stokes models application to OpenFOAM®
Autores: Pablo Higuera, Javier L. Lara, Inigo J. Losada.
Este paper presenta a OpenFOAM como una herramienta a tomar en cuenta para la simulación de casos de ingeniería costera debido a que considera una visualización en 3D y flujo de dos fases. Aquí también se indican las utilidades de OpenFOAM y se analizan los solucionadores de superficie libre.
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Fig. 8: Altura de la superficie libre para el caso de dirección irregular. Altura en m.
7. Three-dimensional interaction of waves and porous coastal structures using OpenFOAM®.
Part I: Formulation and validation and Part II: Application
Autores: Pablo Higuera, Javier L. Lara, Inigo J. Losada
En esta investigación se aplican los nuevos avances en relación a las ecuaciones Volume-averaged Reynolds-averaged Navier–Stokes (VARANS) en OpenFOAM. Un nuevo solucionador llamado IHFOAM es considerado para superar limitaciones originales en el código inicial teniéndose una rigurosa implementación de las ecuaciones. El modelo numérico es validado para un amplio rango de casos incluyendo una rotura de presa e interacciones de olas con estructuras porosas en dos y tres dimensiones.
Fig. 9: Rotura de presa: Energía cinética turbulenta.
Fig. 10: Nivel de la energía cinética turbulenta alrededor de la estructura para el primer impacto de ola y para t = 200s.
Fig. 11: Ola solitaria: generación de energía cinética turbulenta.
Fig. 12: Impacto crítico de ola sobre un caisson.
