Modélisation numérique des houles bidimensionnelles et du déferlement bathymétrique

par Rodrigo Alberto Cienfuegos

Thèse de doctorat en Océans, atmosphère et hydrologie

Sous la direction de Eric Barthélémy et de Philippe Bonneton.

Soutenue en 2005

à Grenoble, INPG .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Dans ce travail nous développons un modèle numérique de propagation de houle basé sur les équations faiblement dispersives de la famille de Boussinesq (Serre). Un schéma aux volumes finis de 4ème ordre qui utilise une reconstruction compacte des flux aux interfaces est proposé afin d'intégrer dans le temps et l'espace les équations de Serre. Le modèle mathématique permet une description de la propagation d'ondes de gravité pour des écoulements à surface libre à forte courbure sur un profil de plage quelconque depuis des profondeurs intermédiaires et jusqu'au trait de côte. Par ailleurs, nous décrivons l'implémentation de conditions aux limites permettant la représentation du mouvement de jet de rive près du trait de côte, l'absorption et génération d'ondes au large, ainsi que la réflexion totale sur une paroi verticale. Dans la seconde partie de la thèse, la problématique du déferlement induit par les variations bathymétriques est abordée. La théorie des chocs dans le cadre des équations de l'eau peu profonde, ainsi que le concept de rouleau de déferlement tel qu'il a été introduit par Svendsen en 1984, fournissent les éléments nécessaires au développement d'une nouvelle paramétrisation du phénomène. Cette approche utilise un modèle de type couche de mélange, à la fois dans l'équation de continuité (transfert local de masse et d'énergie potentielle) et de conservation de la quantité de mouvement (déficit local de QOM), afin de prendre en compte la dissipation d'énergie et reproduire en même temps les asymétries horizontales et verticales des vagues. Le modèle de propagation de houle ainsi obtenu est validé à l'aide de nombreuses expériences en laboratoire.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Numerical modelling of two dimensional water wave propagation processes and topographically induced breaking


  • Résumé

    We develop a numerical water wave propagation model based on weakly dispersive Boussinesq-type equations (fully nonlinear Serre equations). Time domain Serre equations are handled with help of a 4th order finite volume scheme using compact strategies for the reconstruction of flux terms. The mathematical model is able to accurately represent water wave propagation processes even for highly nonlinear conditions and for 10 uneven batymetries from moderately deep waters and into the shoreline. Ln addition, boundary conditions suited to describe swash motion, absorbtion and generation of wave fileds at the seaward boundary, and total reflection on vertical walls are developed and implemented in the model. Ln the second part of the dissertation, the problem of topographically induced breaking is investigated. Shaillow water shock theory and 1984 Svendsen's roller concept allows us to develop a novel wave-breaking parameterization. This new approach is based on mixing layer and eddy viscosity analogies incorporating extra breaking terms in both, continuity (local mass transfer and potential energy loss) and momentum equation (local momentum deficit), in order to introduce energy dissipation while preserving at the same time horizontal and vertical asymmetries of time domain free surface profiles. The resulting wave propagation model is validated using numerous experimental test cases.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (267-10 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 211-225

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS05/INPG/0114
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  • Cote : TS05/INPG/0114/D

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