Numerical wave modeling analysis in the port of Barcelona with REEF3D

Abstract

[ES] El modelo matemático utilizado en el estudio del oleaje es REEF3D::FNPF, un modelo de resolución en fase (Phase-resolving) basado en la resolución de la equación de Laplace. Para llevar a cabo dicho estudio se han realizado diversas simulaciones. Primero se realizaron dos estudios de convergencia, bidimensional y tridimensional. Una vez establecido el tamaño de celda a usar para una simulación eficiente del oleaje se llevaron a cabo diversas simulaciones para el estudio del oleaje. Estas simulaciones a parte de proporcionar la altura de ola significante, el periodo pico y el espectro de energía en los puntos deseados también nos proporcionó una reconstrucción del oleaje a lo largo del espacio y tiempo. Mediante esta reconstrucción fenómenos como la difracción, refracción y reflexión han sido estudiados conjuntamente con la altura de ola significante, los periodos predominantes y la energía del oleaje (densidad espectral) en el exterior e interior del puerto, especialmente en la zona entre el Muelle de la Energía y el Muelle Prat, donde el nuevo pantalán ha sido proyectado.

[EN] The numerical wave model chosen for this thesis is the phase-resolving model REEF3D ::FNPF. Several simulations were carried out to ensure a proper representation of the wave transformation phenomena. Convergence studies were made in order to select an effective and efficient cell size for the numerical domain. After determining the cell size, three simulations were made with different significant wave heights and peak periods to ensure concurrent results. To select the most unfavorable scenario, the maximum annual significant wave height was selected in the most unfavorable direction for the area regarding the new dock, the southeastern incident waves. The analysis of wave conditions at the harbor show that strong wave transformation phenomena take place. Thanks to the visual representation of the wave field these phenomena can be observed and studied. This together with the speed and accuracy obtained in the results, make REEF3D::FNPF a great tool for harbor modeling. The strong diffraction and energy dissipation in the southern entrance of the Barcelona harbor make possible the introduction of a new dock, as they significantly reduce the significant wave height and the spectral energy density.