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Antidune simulations using continuum-based models
Indexado
WoS WOS:001388352500001
Scopus SCOPUS_ID:85213383738
DOI 10.1002/ESP.6058
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The interactions of supercritical flows with sand or gravel beds in river channels or tidal inlets lead to the formation of antidunes. These bedforms are generally identified as nearly periodic sedimentary patterns of symmetrical shape that are in phase with the surface waves in the flow and have important effects on flow resistance and bedload transport. In addition, they play a fundamental role on morphodynamical processes in estuarine systems, on the scour around hydraulic infrastructure, and their bed signature can help to interpret paleofloods from sedimentary records. Despite the importance and ubiquity of antidunes in environmental flows, very few numerical simulations have captured their dynamics. In this work, we develop a model that couples the shallow-water and Exner equations in two-dimensions (2D) and demonstrate that a higher-level theory can reproduce the experimental antidune results of Pascal et al. (2021), independent of interactions at the particle scale. The flows are characterised by Froude numbers between 1.31 and 1.45, sediment diameters of d50=2.9$$ {d}_{50}=2.9 $$ mm and with 3 degrees mean bed slopes. Using this information, we aim to identify the minimum requirements for a numerical model to capture in detail the migration of these bedforms. We use spectral analysis and compute statistics of bed elevation to determine the relevant temporal and spatial scales associated to the antidune propagation. The results of the model yield new insights on the mechanisms of bedform migration, providing tools to improve their description and assess the morphodynamic feedbacks.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Geosciences, Multidisciplinary
Geography, Physical
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Escauriaza, Cristian - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
2 Williams, Megan - Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Office of Naval Research Global
ONR-Global

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work is funded by ONR-Global grant N62909-23-1-2004.
This work has also been supported by projects Fondecyt 1191785 and Fondecyt 11191077. We acknowledge the additional support from ANID/Fondap 2023 grant 1523A0009 and the supercomputing infrastructure of the NLHPC (ECM\u201002).

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