Impacts de vagues déferlantes sur un obstacle vertical. Modèle théorique et calcul numérique des pics de pression

par Cyril Mokrani

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur appliquées en mécanique (Génie Civil)

Sous la direction de Stéphane Abadie.


  • Résumé

    Cette thèse étudie numériquement l'impact d'une onde déferlante à l'échelle de la vague. Dans un premier temps, le phénomène de percussion présent sur de faibles durées est décrit dans deux cas de lâcher de barrage. Les résultats montrent que la réduction du pas d'espace induit des changements locaux dans le profil d'interface avant l'impact. Ces changements influencent fortement les pics de pression, rendant ainsi leur estimation impossible. L'influence de lagéométrie locale de l'interface est théoriquement étudiée sur le cas d'un jet triangulaire. En développant deux lois semi-empiriques, nous montrons que pour des interfaces fortement inclinées, les pics de pression sont très sensibles aux variations d'angles incidents. L'impact d'une onde déferlante est traité en initialisant le déferlement par la mise en place d'un couplage faible de modèles BEM/VOF afin d'approcher la forme du jet avec une précision optimale. Les efforts critiques sont calculés pour des obstacles situés à différentes altitudes. L'intensité des pics est en accord avec la théorie pour des angles inférieurs à 70°. Deux types d'impacts sont étudiés en appliquant les résultats du jet triangulaire au cas de jets courbes.

  • Titre traduit

    Waves impacts on vertical structures. Theoretical model and numerical assessment of pressure peaks magnitudes


  • Résumé

    Numerical simulations are performed to describe different cases of breaking wave impacts at the wave scale. The main purpose is to assess short duration pressure peak involved in impulsive loads. The academical case of a triangular wedge hitting a vertical wall allows to investigate the origin of pressure peak and connect their magnitudes to the local interface inclination. Theoretical results enable us to derive two semi-empirical laws which show that pressure peaks are very sensitive to angle variations for strong interface inclination, making thus theire assessment difficult. This result is illustrated on a breaking dam case for which mesh size has shown to have a great influence on the incident jet shape, revealing that pressure peak assessment requires to know accurately interface profile. The case of a breaking wave is treated by setting up a coupling approach (VOF / BEM). This method allows to accurately approximate the interface profile at the beginning of the breaking stage. Pressure peaks are in good agreement with the theoretical results for angles lower than 70°. Two differents types of impacts are then treated by applying results from triangular case to breaking wave jet and the influence of interface curvature on pressure peak evolution is studied.


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