Manual do Utilizador
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1. 4 1 1 Estrutura do ficheiro first line lt title gt second line lt drawi gt third line lt nelem gt lt npoin gt lt nbpoi gt following lines lt ielem gt lt nnode 1 gt lt node 1 gt lt node 2 gt lt node nnode gt lt node 1 gt following lines lt ipoin gt lt x coord gt lt y coord gt lt depth gt following lines lt ipboi gt lt ipoin gt 4 1 2 Descri o das vari veis title string of up to 60 characters describing the case drawi string of up to 6 characters kind of a case number nelem total number of elements in the domain integer variable npoin total number of nodes in the domain integer variable nbpoi total number of boundary nodes where sea surface elevation is supposed to be known integer variable ielem element number from 1 to nelem integer variable nnode number of nodes per element integer variable node 1 to nnode number of node in the element from 1 to npoin integer variable ipoin node number from 1 to npoin integer variable x coord node coordinate along the z axis in km real variable y coord node coordinate along the y axis in km real variable depth node depth relative to the mean sea surface elevation in m real varia ble ibpoi boundary node order number from 1 to nbpoi integer variable Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto2. 5 Sa da de resultados Alguma informa o tipo run time enviada directamente para o cran do terminal Este tipo de informa o s tem interesse caso haja algum erro durante a execu o do programa Na Sec o 83 foi indicado como armazenar esta informa o Os ficheiros de resultados s o de dois tipos e jobname e lt istep gt pva e jobname_u_ lt istep gt pva e jobname v lt istep gt pva hstat lt istat gt g2d o ustat lt istat gt g2d o vstat lt istat gt g2d 5 1 jobname e lt istep gt pva Ficheiro com a eleva o da siperf cie livre em cada ponto para o time step istep 5 1 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt eleve gt Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP engenharia 12 5 1 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable eleve sea surface elevation at node ipoin in m real variable 5 2 jobname_u_ lt istep gt pva Ficheiro com a componente segundo OX da velocidade da corrente em cada ponto para o time step lt istep gt 5 2 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt uvelo gt 5 2 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable uvelo x velocity component at node ipoin in m s real variable 5 3 jobname_v_ lt istep gt pva Ficheiro com a componente segundo OY da velocidade da corrente em cada pont
3. Universidade do Porto Faculdade de Engenharia FEUP HIDRODINAMICA MARITIMA Shallow Waters 2002 Manual do Utilizador Versao 0 1 Paulo Avilez Valente 21 de Maio de 2002 Universidade do Porto FEUP engenharia 1 Introdu o Esta primeira vers o do manual do utilizador extremamente limitada e pretende apenas permitir a utiliza o do programa sem ser necess rio estudar a estrutura de cada uma das suas rotinas 2 Modelo matem tico O programa Shallow Waters 2002 baseia se nas equa es de Saint Venant Inclui e termo de Coriolis e tens es de atrito no fundo parametrizadas atrav s do coeficiente de Chezy ou de Manning quando utilizado Manning internamente convertido em Chezy e tens es superficiais devidas ao vento formula o de Wang N o inclui e efeito da curvatura da Terra e tens es internas de origem turbulenta ou viscosa e zonas secas inter mar s A integra o num rica das equa es realizada recorrendo ao m todo dos elementos finitos e a um esquema do tipo Taylor Galerkin por forma a garantir estabilidade e precis o de 2 ordem 3 Correr o programa Este um programa de consola S corre convenientemente num janela DOS A nica informa o que o programa pretende que o utilizador insira directamente pelo teclado o nome gen rico do trabalho Este nome sem espa os em branco e ou caracteres esquisitos aceita a patela posteri
4. e lida no ficheiro jobname num dat Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP Engenharia 4 5 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt xwspe gt 4 5 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable xwspe xz velocity component at node ipoin in m s real variable 4 6 jobname wdy pva opcional Ficheiro com a componente segundo OY da velocidade do vento Este ficheiro opcional Caso este ficheiro n o exista a velocidade do vento considerada constante e lida no ficheiro jobname num dat 4 6 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt ywspe gt 4 6 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable ywspe y velocity component at node ipoin in m s real variable 4 7 jobname_num dat Ficheiro com a defini o de alguns par metros num ricos e f sicos 4 7 1 Estrutura do ficheiro first line lt tstep gt second line lt kcori gt lt fcori gt third line lt kroug gt lt rough gt fourth line lt wspee gt lt wdire gt fifth line lt ngaul gt Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP Engenharia sixth line lt ngau2 gt seventh line lt nstep gt eighth line lt ndump gt ninth line lt toler gt tenth line lt depmi g
5. E FEUP Ega Nota 1 Fazendo inicialmente nbpoi igual a zero uma lista dos pontos da fron teira pode ser gerada automaticamente pelo programa execut vel getdat exe com a opc o points Esta lista escrita num ficheiro jobname cnd dat que nada tem a haver com o ficheiro do mesmo nome abaixo descrito portanto cuidado para que aquele n o seja apagado Nota 2 O programa getdat exe com a op o points gera a lista de pontos ordenando os no sentido anti hor rio No caso do Canal da Mancha os ficheiros mancha2 s3d e mancha2 cnd s3d j existem e a ordem dos pontos n o anti hor ria pelo que n o conv m mexer nos ficheiros dados porque a sua reconstru o seria trabalhosa 4 2 jobname chezy pva opcional Ficheiro com a especifica o do coeficiente de rugosidade do fundo de Chezy para cada ponto As tens es no fundo s o parametrizadas recorrendo ao coeficiente de rugosidade de Chezy Caso este ficheiro n o exista o programa procura o ficheiro jobname manni dat 4 2 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt chezy gt 4 2 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable chezy Chezy roughness coefficient for node ipoin real variable 4 3 jobname_manni pva opcional Ficheiro com a especifica o do coeficiente de rugosidade do fundo de Manning para cada ponto As tens es no fundo s o parametrizadas recorrendo ao coeficien te de rugosida
6. uvelo y velocity component at time step istep in m real variable Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP Eis 14 6 Conclus es Este manual est bastante mal organizado Espero que a vers o 1 0 seja j muito mais aceit vel entrada de dados ainda algo confusa e trabalhosa Paulo Avilez Valente Vers o 0 1
7. de de Chezy Este ficheiro s utilizado caso n o exista o ficheiro jobname chezy dat Neste caso o valor do coeficiente de Chezy calculado recor rendo f rmula que relaciona os dois coeficientes Caso nenhum destes ficheiros Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP bass exista o valor do coeficiente de rugosidade considerado constante e lido no ficheiro jobname_num dat 4 3 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt manni gt 4 3 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable manni Manning roughness coefficient for node ipoin real variable 4 3 3 Estrutura do ficheiro all lines lt ibpoi gt lt ipoin gt 4 4 jobname_atm pva opcional Ficheiro com a especifica o do valor da press o atmosf rica efectiva em cada pon to do dom nio Este ficheiro opcional Caso este ficheiro n o exista a press o atmosf rica considerada nula em todos os pontos 4 4 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt patmo gt 4 4 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable patmo atmospheric pressure at node ipoin in Pa real variable 4 5 jobname_wdx pva opcional Ficheiro com a componente segundo OX da velocidade do vento Este ficheiro opcional Caso este ficheiro n o exista a velocidade do vento considerada constante
8. er ncia num rica para o zero Todos as quantidades cujo valor absoluto seja inferior a toler ser o consideradas nulas vari vel inteira depmi profundidade m nima a considerar vari vel real Necess rio caso alguma zona corra o risco de ficar seca devido varia o do n vel da superf cie livre O algoritmo implementado n o capaz de lidar com estes casos No exemplo do canal da Mancha necess rio considerar uma profundidade m nima de 10 m para evitar oscila es num ricas kline par metro de controlo vari vel inteira Toma os valores 0 formula o linear do problema 1 formula o n o linear do problema 4 8 jobname cnd s3d Ficheiro com a identifica o das zonas de fronteira do dom nio A fronteira do dom nio definida por segmentos de recta lados dos elementos finitos 4 8 1 Estrutura do ficheiro line 1 Comments line 2 Comments line 3 Comments line 4 lt nside gt lt nboun gt lt nzone gt line 5 Comments line 6 Comments line 7 lt 1 gt lt ielem gt lt node amp 1 gt lt node nside gt line Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP engenharia 9 line nboun 7 lt nboun gt lt ielem gt lt node 1 gt lt node nside gt line nboun 8 Comments line nboun 9 Comments line nboun 10 lt 1 gt lt iboul gt lt ibou2
9. gt lt ktype gt line line nboun nzone 9 lt nzone gt lt iboul gt lt ibou2 gt lt ktype gt 4 8 2 Descri o das vari veis nside number of points on each boundary segment 2 for triangle elements integer variable nboun total number of boundary segments integer variable nzone total number of boundary zones integer variable A boundary zone is made up of several consecutive boundary segments oriented in an anticlockwise fashion The boundary segments in a boundary zone must all have the same characteristics defined by ktype ielem number of the finite element containing that boundary segment integer variable node 1 to nside global number of the points defining the boundary segment integer variable iboul first boundary segment defining a boundary zone integer variable ibou2 last boundary segment defining a boundary zone integer variable ktype control variable defining the type of boundary integer variable At this time only two types are accepted 1 open boundary all points in such a boundary must have a prescribed sea surface elevation at all time steps 2 coastal area null normal velocity wiil be automatically defined by the algorithm Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP engenharia 10 Nota Parte deste ficheiro pode ser criado automaticamente pelo programa exe cut vel getdat exe com a opc o elements caso
10. o para o time step lt istep gt 5 3 1 Estrutura do ficheiro all lines lt ipoin gt lt vvelo gt 5 3 2 Descri o das vari veis ipoin node number from 1 to npoin integer variable vvelo y velocity component at node ipoin in m s real variable 5 4 hstat_ lt istat gt g2d Ficheiro com a s rie temporal da eleva o da superf cie livre para a esta o lt istat gt Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP Engenharia 13 5 4 1 Estrutura do ficheiro all lines lt istep gt lt eleve gt 5 4 2 Descri o das vari veis istep time step from 1 to nstep integer variable eleve sea surface elevation at time step istep in m real variable 5 5 ustat lt istat gt g2d Ficheiro com a s rie temporal da componente segundo OX da velocidade da corrente para a esta o lt istat gt 5 5 1 Estrutura do ficheiro all lines lt istep gt lt uvelo gt 5 5 2 Descri o das vari veis istep time step from 1 to nstep integer variable uvelo x velocity component at time step istep in m real variable 5 6 vstat_ lt istat gt g2d Ficheiro com a s rie temporal da componente segundo OY da velocidade da corrente para a esta o lt istat gt 5 6 1 Estrutura do ficheiro all lines lt istep gt lt vvelo gt 5 6 2 Descri o das vari veis istep time step from 1 to nstep integer variable
11. o ficheiro jobname s3d j exista 4 9 jobname_bnc s3d Ficheiro com o valor da eleva o da superf cie livre em cada instante e em cada ponto da fronteira 4 9 1 Estrutura do ficheiro line 1 1 lt eleve 1 gt lt eleve 2 gt lt eleve nbpoi gt line 2 2 lt eleve 1 gt lt eleve 2 gt lt eleve nbpoi gt following lines lt istep gt lt eleve 1 gt lt eleve 2 gt lt eleve nbpoi gt line nstep lt nstep gt lt eleve 1 gt lt eleve 2 gt lt eleve nbpoi gt 4 9 2 Descri o das vari veis eleve ibpoi surface elevation at boundary node with order number ibpoi real variable Nota Para o Canal da Mancha este ficheiro pode ser produzido pelo programa bc_main m 4 10 jobname_gau dat Ficheiro com a lista de pontos esta es em que se pretende obter a evolu o da solu o em cada instante 4 10 1 Estrutura do ficheiro first line lt nstat gt following lines lt istat gt lt ipoin gt Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP bass 11 4 10 2 Descri o das vari veis nstat total number of stations integer variable istat station order number integer variable ipoin node number where station is located integer variable Nota Para o caso do Canal da Mancha foram definidas esta es em todos os pontos em que havia resultados experimentais ver ficheiro respectivo
12. ormente utilizado em todos os ficheiros de dados e nos ficheiros de resultados Posteriormente alguma informa o enviada para o cran durante a corrida Para evitar perder esta informa o e para evitar ter de responder a qualquer pergunta Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP bass crie um ficheiro jobname in No caso do Canal da Mancha o nome utilizado foi mancha2 Na primeira e tnica linha do ficheiro jobname in escreva jobname grave o ficheiro e saia Para executar o programa na linha de comandos do DOS fa a C shw_2002 exe lt jobname in 1 gt jobname out 2 gt jobname err Quando a execu o do programa terminar a informa o do cran estar em jobname out enquanto qualquer mensagem de erro estar em jobname err 4 Entrada de dados A entrada de dados feita recorrendo a um conjunto de seis ficheiros Sendo o nome gen rico por exemplo jobname os ficheiros de dados ser o e jobname s3d e jobname chezy s3d opcional e jobname manni pva opcional e jobname atm pva opcional e jobname wdx pva opcional e jobname wdy pva opcional e jobname num dat e jobname cnd dat e jobname bnc dat e jobname gau dat 4 1 jobname s3d Ficheiro com a defini o da geometria do problema e por enquanto com a identifi ca o dos pontos com prescri o da eleva o da superf cie livre Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP engenharia
13. t eleventh line lt kline gt 4 7 2 Descri o das vari veis tstep intervalo de tempo entre dois instantes de c lculo vari vel real Para ga rantir a estabilidade deve ser tal que ARE Ax Ta 1 5ygh V3 kcori par metro de controlo vari vel inteira Toma os valores 0 a acelera o de Coriolis n o inclu da 1 a acelera o de Coriolis inclu da fcori latitude m dia do local considerada constante para o c lculo da acelera o de Coriolis kroug par metro de controlo vari vel inteira Toma os valores 1 utilizado o coeficiente de rugosidade de Chezy 2 utilizado o coeficiente de rugosidade de Manning rough valor do coeficiente de rugosidade do fundo de Chezy ou de Manning de acordo com o par metro kroug considerado constante em todo o dom nio vari vel real ngaul n mero de pontos de Gauss a considerar no interior de cada elemento para elementos triangulares toma os valores 1 ou 3 vari vel inteira ngau2 n mero de pontos de Gauss a considerar na fronteira de cada elemento para elementos triangulares toma os valores 1 ou 2 vari vel inteira Paulo Avilez Valente Vers o 0 1 Universidade do Porto FEUP engenharia nstep n mero total de intervalos de tempo a considerar vari vel inteira ndump n mero total de intervalos de tempo entre registo de resultados para todos os pontos do dom nio vari vel inteira toler tol
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