Ondas bicromáticas e bidirecionais: aplicação da transformada de Hilbert-Huang às velocidades orbitais
| Ano de defesa: | 2019 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica UFRJ |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://hdl.handle.net/11422/13477 |
Resumo: | 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. |
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Ondas bicromáticas e bidirecionais: aplicação da transformada de Hilbert-Huang às velocidades orbitaisOndas de infragravidadeVelocidade orbitalTransformada de Hilbert-HuangTensão de radiaçãoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA::ESTRUTURAS NAVAIS E OCEANICASBimodal 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.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.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia OceânicaUFRJNeves, Claudio Freitashttp://lattes.cnpq.br/9463321970298852http://lattes.cnpq.br/0951463475833514Rosman, Paulo Cesar Colonnahttp://lattes.cnpq.br/6875102654106164Schlurmann, TorstenCastillo, Claudio Alexis RodríguezMoreira, Roger MatsumotoRego, Valéria SouzaSouza e Silva, Mario Grüne de2021-01-04T00:47:16Z2023-12-21T03:07:20Z2019-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://hdl.handle.net/11422/13477porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:07:20Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/13477Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:07:20Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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