Numerical modelling of regular and irregular breaking waves using a coupled artificial compressibility method

Dermatis, Athanasios; Δερμάτης, Αθανάσιος

dc.contributor.author	Dermatis, Athanasios	en
dc.contributor.author	Δερμάτης, Αθανάσιος	el
dc.date.accessioned	2022-06-21T10:24:10Z
dc.date.available	2022-06-21T10:24:10Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55312
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23010
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.subject	Irregular waves	en
dc.subject	Breaking waves	en
dc.subject	Artificial compressibility	en
dc.subject	MaPFlow	en
dc.title	Numerical modelling of regular and irregular breaking waves using a coupled artificial compressibility method	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Computational fluid dynamics	en
heal.classification	Hydrodynamics	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-02-26
heal.abstract	This thesis aims at investigating wave breaking using MaPFlow, a RANS numerical model coupled with an artificial compressibility method. To this end, several turbulence modelling approaches are used and evaluated for their ability to capture the turbulent regime of breaking waves. The model is validated for a spilling and a plunging wave over a sloping bottom, against the experimental results of Ting & Kirby (1994). For all simulations, the numerical wave tank concept is considered, the parameters of which are thoroughly ana- lyzed at the beginning of the thesis, through the simple test case of a steep regular wave propagating over a flat bottom. Moreover, a framework for the generation and propagation of irregular waves is devel- oped by employing the Airy Wave theory, and is validated using MaPFlow. Following, this model is implemented to investigate the spectral evolution of irregular waves over a breaker bar and the results are compared with the experimental work of Beji & Battjes (1993). Finally, the Free Surface Reconstruction Algorithm (Grilli et al., 2011) is used in order to reproduce the incident wave pattern of the experiment of Adytia (2018) and examine the wave transformation over the same bathymetry.	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στην διερεύνηση των θραυόμενων κυματισμών χρησιμοποιώντας το MaPFlow, έναν επιλύτη των RANS, συζευγμένο με τη μέθοδο της ψευ- δοσυμπιεστότητας. Σε αυτό το πλαίσιο, χρησιμοποιήθηκαν ορισμένες προσεγγίσεις για την μοντελοποίηση της τύρβης και αξιολογήθηκαν βάσει του βαθμού, στον οποίο είναι κατάλληλες να αποδώσουν το τυρβώδες καθεστώς της θραύσης των κυματισμών. Το αριθμητικό μοντέλο επικυρώθηκε για ένα κυλιούμενο και ένα καταδυόμενο μονοχρωματικό κύμα σε βαθυμετρία με πυθμένα σταθερής κλίσης, συγκριτικά με τα πειραματικά αποτελέσματα των Ting & Kirby (1994). Για όλες τις προσομοιώσεις, αξιοποιήθηκε η τεχνική της αριθμητικής κυματικής δεξα- μενής, οι παράμετροι της οποίας αναλύονται διεξοδικά στο πρώτο κεφάλαιο αποτελεσμάτων της διπλωματικής εργασίας, μέσω της μελέτης ενός απότομου κανονικού κυματισμού που διαδίδεται άνωθεν επίπεδου πυθμένα. Επιπλέον, αναπτύχθηκε το γενικό πλαίσιο για την παραγωγή και διάδοση πολυχρωματι- κών κυματισμών, με χρήση της κυματικής θεωρίας του Airy και επικυρώθηκε με τον επιλύτη MaPFlow. Ακολούθως, το συγκεκριμένο μοντέλο αξιοποιήθηκε για την διερεύνηση της φα- σματικής εξέλιξης μη-κανονικών κυματισμών κατά τη διάδοση τους άνωθεν πλάκας θραύσης κυμάτων και τα αποτελέσματα υποβλήθηκαν σε σύγκριση με την πειραματική εργασία των Beji & Battjes (1993). Τέλος, ο Αλγόριθμος Ανακατασκευής της Ελεύθερης Επιφάνειας (Grilli et al., 2011) χρησιμοποιήθηκε για την αναπαραγωγή της αλληλουχίας κυματισμών του πειράματος του Adytia (2018) και για την εξέταση της μεταβολής των κυματισμών στην συγκεκριμένη βαθυμετρία.	el
heal.advisorName	Papadakis, George	en
heal.committeeMemberName	Belibassakis, Konstantinos	en
heal.committeeMemberName	Grigoropoulos, Gregory	en
heal.committeeMemberName	Papadakis, George	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναμικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	108 σ.	en
heal.fullTextAvailability	false