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dc.contributor.advisorRosman, Paulo Cesar Colonna-
dc.contributor.authorAraujo, Thalles Augusto Abreu-
dc.date.accessioned2021-04-05T01:29:22Z-
dc.date.available2023-12-21T03:07:35Z-
dc.date.issued2019-12-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11422/14019-
dc.description.abstractAnalytical-numerical equations capable of simulating three-dimensional hydrodynamic flows (x, y, z, t) from horizontal two-dimensional information (x, y, t) are of great value. This work presents a set of equations capable of doing so in such a way that it calculates vertical variations on both magnitude and direction of the flow, presenting a strong potential for being used as an operational tool to monitor phenomena such as salt water intrusion, coastal erosion, and flooding. These equations are valid for natural water bodies of free surface and shallow waters, fresh or salt, as long as these bodies are vertically homogeneous (even if laterally stratified) and whose pressure is hydrostatic. A refined turbulent viscosity profile of parabolic shape is presented. It analytically satisfies both bottom and surface dynamic boundary conditions. From it, a preliminary velocity profile of logarithmic shape is deduced, valid for steady and uniform flows. Then, from this preliminary velocity profile, an adjusted velocity profile is deduced, which represents the most relevant terms of the Navier-Stokes equation for geophysical flows, including the nonlinear advective accelerations. Such adjusted velocity profile can be fully deduced from variables that do not depend on the vertical dimension (independents of z). Such profile is then put to test under two numerical modelling scenarios: (1) a straight channel with a slope (2D model) and (2) a curvilinear channel with horizontal bottom (3D model). The proposed set of equations proves to be potentially capable of successfully simulating both scenarios, having even simulated a secondary helical flow in the second scenario.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio de Janeiropt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectHidrodinâmicapt_BR
dc.subjectModelagem analítico-numéricapt_BR
dc.subjectCorpos d’água naturaispt_BR
dc.subjectSuperfície livrept_BR
dc.subjectPerfil verticalpt_BR
dc.titleUm módulo analítico-numérico para cálculo de perfis verticais de velocidade em escoamentos com superfície livrept_BR
dc.title.alternativeAn analytical-numerical module to calculate vertical profiles of velocity in free surface flowspt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6875102654106164pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5411893627048688pt_BR
dc.contributor.referee1Gallo, Marcos Nicolas-
dc.contributor.referee2Lima, Lidiane dos Santos-
dc.contributor.referee3Araújo, Afonso Augusto Magalhães de-
dc.description.resumoEquações analítico-numéricas capazes de simular escoamentos hidrodinâmicos tridimensionais (x, y, z, t) a partir de informações bidimensionais horizontais (x, y, t) são de grande valia. Este trabalho apresenta um conjunto de equações capaz de fazer isto de maneira a calcular variações verticais tanto na magnitude quanto na direção do escoamento, apresentando um forte potencial para ser utilizado como uma ferramenta operacional para monitorar fenômenos como intrusão de água salina, erosão costeira e alagamento. Tais equações são válidas para corpos d’água naturais com superfície livre e de águas rasas, sejam elas interiores, estuarinas ou marinhas, desde que tais corpos sejam verticalmente homogêneos (mesmo que lateralmente estratificados) e cuja pressão seja hidrostática. Um perfil aprimorado de viscosidade turbulenta, de formato parabólico, é apresentado. Ele analiticamente satisfaz condições de contorno dinâmicas do fundo e da superfície. A partir dele, deduz-se um perfil preliminar de velocidade, de formato logarítmico, válido para escoamentos permanentes e uniformes. Então, a partir deste perfil preliminar de velocidade, deduz-se um perfil ajustado de velocidade, que representa os termos da equação de Navier-Stokes mais relevantes para escoamentos geofísicos, inclusive as acelerações adjetivas não-lineares. Tal perfil ajustado de velocidade é plenamente calculado a partir de variáveis independentes da dimensão vertical (independentes de z). Tal perfil é então posto à prova em dois cenários de modelagem numérica: (1) um canal retilíneo com um talude (modelo 2D) e (2) um canal curvilíneo de fundo horizontal (modelo 3D). O conjunto de equações proposto se mostra potencialmente capaz de simular ambos os cenários com êxito, tendo, inclusive, simulado um escoamento secundário helicoidal no segundo cenário.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenhariapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Oceânicapt_BR
dc.publisher.initialsUFRJpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICApt_BR
dc.embargo.termsabertopt_BR
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