Numerical simulations of a moving ship using the Shallow Water Equation Solver SisBaHiA with the overset (chimera) mesh method (2025)
- Authors:
- Autor USP: SCHIAVETO NETO, LUIZ ANDRÉ - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: DINÂMICA DOS FLUÍDOS COMPUTACIONAL; NAVIOS; SOFTWARES
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Esta tese propõe a inclusão de uma representação de navios no software de modelagem ambiental SisBaHiA, para auxiliar na simulação e previsão das interações entre navios e o meio ambiente, com aplicações em pesquisa e engenharia. A imple-mentação é feita no módulo 2D médio na vertical, que resolve o modelo das Equações de Águas Rasas pelo Método dos Elementos Finitos. Utiliza-se o método da fonte de pressão, aliado ao desenvolvimento de um algoritmo de sobreposição de malhas, no qual uma representa o estuário onde o navio está localizado e a outra malha é solidária ao navio e se move com ele, permitindo uma representação fixa em contraste com outros modelos que exigem interpolação do calado do navio a cada passo de tempo. Um algoritmo completo para classificação dos elementos de cada malha e interpola-ção da solução na fronteira de acoplamento é descrito. O modelo é aplicado para prever a onda primária, que pode causar danos a estruturas costeiras e a amarrações em portos. Comparados com dados experimentais, o modelo apresentou boas esti-mativas da altura da onda primária e da corrente máxima de retorno de um porta-contêiner navegando a diversas velocidades, com superestimação dos dados em cerca de 10%. Outro problema de interesse é o efeito de sombra no campo de veloci-dades quando um navio estático apresenta um aproamento diferente do ângulo da corrente incidente. Este fenômeno é importante porque pode afetar a manobrabilidade de navios próximos e as amarrações. Para avaliar a precisão do modelo, foi realizada a simulação de um petroleiro de referência (KVLCC2) com um modelo de Dinâmica de Fluidos Computacional utilizando modelo de turbulência de alta fidelidade. Foram apontadas as semelhanças e diferenças nos resultados, sendo que a diferença média entre os modelos, em pontos específicos, foide 9,9% para a magnitude da velocidade para ângulos relativos entre 7,5° e 90,0°, e de 4,1° para a direção em ângulos de deriva baixos, o que indica uma boa concordância, embora a descrição das esteiras turbulentas em casos de grande separação seja desafiadora. Por fim, é apresentado em anexo um caso de aplicação para o Porto de Santos, visando prever a velocidade máxima de retorno gerada pela passagem de um navio.
- Imprenta:
- Data da defesa: 25.09.2025
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ABNT
SCHIAVETO NETO, Luiz André. Numerical simulations of a moving ship using the Shallow Water Equation Solver SisBaHiA with the overset (chimera) mesh method. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03032026-075043/. Acesso em: 08 abr. 2026. -
APA
Schiaveto Neto, L. A. (2025). Numerical simulations of a moving ship using the Shallow Water Equation Solver SisBaHiA with the overset (chimera) mesh method (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03032026-075043/ -
NLM
Schiaveto Neto LA. Numerical simulations of a moving ship using the Shallow Water Equation Solver SisBaHiA with the overset (chimera) mesh method [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03032026-075043/ -
Vancouver
Schiaveto Neto LA. Numerical simulations of a moving ship using the Shallow Water Equation Solver SisBaHiA with the overset (chimera) mesh method [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 08 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-03032026-075043/ - Azimuth stern drive (ASD) vector tugs positioning and towing force prediction during docking, steering and braking maneuvers
- Hydrodynamic model and pusher–barge system maneuvering simulations in the straits of the Amazon estuarine system (Brazil)
- Enhancing oceanic variables forecast in the Santos channel by estimating model error with Random Forests
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