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Type: Tese
Title: Ondas bicromáticas e bidirecionais: aplicação da transformada de Hilbert-Huang às velocidades orbitais
Author(s)/Inventor(s): Souza e Silva, Mario Grüne de
Advisor: Neves, Claudio Freitas
Co-advisor: Rosman, Paulo Cesar Colonna
Abstract: Espectros bimodais ocorrem com bastante frequência ao redor do mundo, seja em uma região de costa aberta ou dentro de um ambiente estuarino. São caracterizados pela presença de duas frequências primárias principais, e muitas vezes associados a grupos de ondas colineares. É importante considerar que estes espectros possam ser o resultado da superposição de dois sistemas de ondas independentes com sentidos diferentes, contendo múltiplas componentes de interação onda-onda. O objetivo deste estudo é investigar as ondas Bicromáticas e Bidirecionais (Bi-Bi) para caracterizar as interações não-lineares entre pares de onda, utilizando técnicas adaptativas ao invés de técnicas espectrais tradicionais. Testes em modelo físico em uma bacia de ondas tridimensional foram conduzidos e as medições foram feitas com dois arranjos de sensores ultrassônicos de superfície livre e um arranjo de ADVs. A Transformada de Hilbert-Huang (HHT), auxiliada pela Decomposição de Modo Empírico Multivariada (MEMD), foi aplicada aos dados de velocidades orbitais e as principais características da onda de interação subtrativa (amplitude de velocidade, período e direção) foram extraídas com boa precisão em relação à teoria. Equações para a tensão de radiação resultante de um sistema Bi-Bi foram desenvolvidas. Os resultados mostram que a oscilação gerada pela onda de interferência subtrativa, comumente associada à onda de infragravidade, é capaz de gerar correntes hidrodinâmicas mesmo fora da zona de surfe com batimetria plana e horizontal, e sugerem a importância de se considerar os termos não lineares em modelos numéricos quando dois ou mais sistemas se aproximam da costa.
Abstract: Bimodal spectra are quite a common feature in many places around the world, either on the open coast or within estuarine environments. They may often be thought of as group of collinear waves with two primary frequencies. However, it is important to consider that these spectra may be the result of the superposition of two independent wave systems with different directions, containing multiple wave-wave interaction components. The aim of this study is to investigate Bichromatic-Bidirectional (Bi-Bi) waves to characterize the wave-wave nonlinear interactions, using adaptive techniques rather than traditional spectral techniques. A physical model test in a 3D wave basin was conducted and measurements were made with two arrays of ultrasonic sensors of free surface and one array of ADVs. The Hilbert-Huang Transform (HHT), aided by the Multivariate Empirical Mode Decomposition (MEMD), was applied to the orbital velocity data and the main characteristics of the subtractive interaction wave (velocity amplitude, period and direction) were extracted with a good precision. Equations for the radiation stresses resulting from a Bi-Bi system were developed. The results show that the oscillation generated by the subtractive wave-wave interference, commonly associated to the infragravity wave, is capable of generating hydrodynamic currents even outside the surf zone and in a flat bathymetry, and suggest the importance of considering the nonlinear terms in numerical models when two or more systems approach the shore.
Keywords: Ondas de infragravidade
Velocidade orbital
Transformada de Hilbert-Huang
Tensão de radiação
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA::ESTRUTURAS NAVAIS E OCEANICAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Apr-2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Oceânica

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