Two-dimensional vessel-current interaction model for inland waterways assessment

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Frigo, Anderson Leão
Orientador(a): Bleninger, Tobias Bernward, 1972-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Hidrovias
Recursos Hídricos
Engenharia fluvial
Navegação
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/55430
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Ing. Tobias Bernward Bleninger
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalBleninger, Tobias Bernward, 1972-Frigo, Anderson Leão2024-07-24T14:19:32Z2024-07-24T14:19:32Z2018https://hdl.handle.net/1884/55430Orientador: Prof. Dr. Ing. Tobias Bernward BleningerTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em m Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 26/02/2018Inclui referências: p.132-141Resumo: As hidrovias brasileiras conectam o interior da América do Sul a polos industriais e a portos costeiros de águas profundas no Brasil, Argentina e Uruguai, possibilitando o escoamento de matérias primas, como grãos e minérios. Entretanto, o potencial do transporte aquaviário interior no país não é totalmente explorado. Um dos principais fatores que contribuem para este cenário é a falta de pesquisas específicas, levantamentos de campo e métodos operacionais próprios. É comum que a navegação ocorra com poucas informações (e.g. dados batimétricos), o que não é consistente com hidrovias modernas, competitivas e seguras. Neste trabalho foram analisados processos de modelagem hidrodinâmica e métodos operacionais utilizados mundialmente e aplicados à navegação. Foi identicado que pesquisas sobre avaliação de hidrovias internas são escassas no Brasil, relacionadas a problemas específicos e os métodos muitas vezes são inerentes à navegação marinha e de canais de aproximação. Esta tese apresenta uma abordagem para avaliar a capacidade de navegação dos rios através de um modelo 2D fast-time, que analisa a interação entre navios e o escoamento fluvial. O modelo utiliza escoamentos Eulerianos e uma abordagem Lagrangeana para o ship-tracking, integrando as principais características dos rios (e.g. campo de velocidade) e das embarcações (e.g. dimensão, manobrabilidade), calculando os momentos lineares e angulares resultantes, determinando o movimento dos navios em pontos considerados críticos para a navegação. A parte alemã do rio Reno foi utilizada para a vericação do modelo e o trecho brasileiro do rio Paraguai foi utilizado como estudo de caso. Medições de campo foram necessárias como dados de entrada e para auxiliar na avaliação da capacidade de navegação dos rios. De acordo com os resultados, o modelo conseguiu reproduzir satisfatoriamente a navegação de navios no rio Reno. Em seguida, foram realizados estudos em regiões críticas para a navegação no rio Paraguai. Foi possível analisar a influência dos parâmetros dos navios e canais que mais impactam a capacidade de navegação, como a velocidade, massa e o raio de curvatura. Portanto, pode-se usar os resultados do modelo para para otimizar o design e o gerenciamento de hidrovias interiores.Abstract: Brazilian waterways link the interior of South America to industrial regions and coastal deep-water ports in Brazil, Argentina, and Uruguay, enabling the efficient flow of raw material as grain and ore. Nevertheless, the potential of the inland waterborne transport in the country is not fully explored. One of the main factors contributing to this scenario is the lack of specific research, field surveys, and operational methods. The navigation is mostly performed using few data (e.g. bathymetric data), which is not consistent with modern, competitive and safe waterways. This work analyzes hydrodynamic modeling and operational methods used worldwide and applied to navigation. It was identified that few methods for inland waterway navigability assessment in Brazil are used; they are sparse on specific problems and the methods used are often concepts of marine navigation and approach channels. This thesis presents a survey in how to assess the navigability capacity of rivers by a 2D fast-time vessel-current interaction model. The developed model uses Eulerian flows and a Lagrangian ship tracking approach, coupling river features (e.g. velocity field) and ship characteristics (e.g. dimension, maneuverability), calculating the resultant linear and angular momentum, thus measuring the ship motion at critical points for navigation. The German section of the Rhine River was used for the model verification and the Brazilian stretch of the Paraguay River as case study. Field measurements are necessary as input data and were processed to determine the navigation potential of rivers. According to the results, the model was able to reproduce satisfactorily the navigation of ships on the Rhine River. Then, studies of critical regions for navigation in the Paraguay River were carried out. It was possible to analyze the influence of parameters of vessels and channels that most impact the navigation capacity, such as the velocity, mass, and curvature radius. Therefore, one can use the model results for decision making policies to optimize the design and management of inland waterways.1 recurso online : PDF.application/pdfHidroviasRecursos HídricosEngenharia fluvialNavegaçãoTwo-dimensional vessel-current interaction model for inland waterways assessmentinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisengreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - ANDERSON LEAO FRIGO.pdfapplication/pdf70642459https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/55430/1/R%20-%20T%20-%20ANDERSON%20LEAO%20FRIGO.pdf121f057a9f70eab0b4f5b015833d7f2bMD51open access1884/554302024-07-24 11:19:32.656open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/55430Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082024-07-24T14:19:32Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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