Etude expérimentale et numérique de la propagation d'ondes de gravité en zone de déferlement - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Experimental and numerical study of gravity wave propagation in the breaking area

Etude expérimentale et numérique de la propagation d'ondes de gravité en zone de déferlement

Résumé

In coastal area, the swell is under strong transformations by bathymetric effects. A better understanding of its modifications and its associated energy transfers allow a better approach of environmental problems as coastal structures design, beach and harbour protections. The purpose of this work consists in studying experimentally and numerically the propagation and the breaking of gravity waves.
In the first part, calculations, based on Stokes wave theory, are proposed for the measurement of partially
standing wave from electromagnetic (S4) or acoustic (ADV) instruments giving velocities and/or pressure
synchronous measurements. Influences of current, wave propagation direction, immersion depth of instrument
and nonlinear effects are then studied for both laboratory and nearshore experiments.
In the second part, an improved interface tracking algorithm (SL-VOF, Semi-Lagrangian Volume Of Fluid),
inserted in an industrial code (EOLE, Principia R&D) is validated for gravity wave breaking in shallow water. Two applications are considered for the study of the shoaling and the breaking of a solitary wave : over a step (discontinuity of the bottom) and over a constant mild slope (1/15). The evolution of the free surface, its elevation and the velocity field are then compared with experimental results.
En zone littorale, la houle subit de fortes transformations par effets bathymétriques. Une meilleure compréhension de ses modifications et des transferts d'énergie associés permet de mieux appréhender les problèmes de dimensionnement de structures côtières et d'aménagement du littoral (protection du littoral, influence des ouvrages sur la côte).
L'objectif de ce travail est d'étudier expérimentalement et numériquement la propagation et le déferlement
d'ondes de gravité.
La première partie, expérimentale, propose des méthodes de calcul, basées sur les houles de Stokes, pour la mesure d'ondes partiellement stationnaires à partir d'instruments de type électromagnétique (S4) ou
acoustique (ADV) donnant des mesures synchrones de vitesses et/ou de pression. Les influences du courant,
de la direction de propagation, de la profondeur d'immersion des appareils ainsi que des effets non
linéaires sont alors étudiés à partir de données en bassin et in situ.
La deuxième partie, numérique, consiste en la validation d'une méthode de suivi de surface libre de type
SL-VOF (Semi-Lagrangian Volume Of Fluid), insérée dans un code de calcul industriel (code EOLE de la
société Principia R&D). L'onde de gravité est modélisée par un soliton. L'étude de la propagation et du
déferlement du soliton est effectuée pour deux applications : sur une marche (discontinuité du fond) puis sur un fond de pente constante 1/15. L'évolution de la surface libre, son élévation et le champ de vitesses
sont alors comparés aux résultats expérimentaux.
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Dates et versions

tel-00141744 , version 1 (16-04-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00141744 , version 1

Citer

Déborah Drevard. Etude expérimentale et numérique de la propagation d'ondes de gravité en zone de déferlement. Océan, Atmosphère. Université du Sud Toulon Var, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00141744⟩
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