Numerical modeling of aerated-water wave impacts on a coastal structure.

• Auteur / Autrice : Louis-Romain Plumerault
• Direction : Mathieu Mory
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Navier-Stokes, Équations de

Turbulence

Dynamique des fluides

Hydrodynamique

Vagues

Résumé

On présente un modèle numérique conçu pour la simulation d’impact de vagues sur une structure avec prise en compte de l’aération de la phase liquide. Ce modèle est fondé sur les une approche multifluide résolvant les équations de Navier-Stokes dans le cas compressible. Les méthodes numériques sont un algorithme de volumes finis pour l’espace et une méthode de Runge-Kutta d’ordre 2 pour l’avancement en temps. L’interface est suivie par une méthode de relaxation. On réalise une validation de ce modèle qui donne des résultats satisfaisants pour la propagation d’ondes acoustiques et de choc dans un mélange d’eau et de bulles et pour le déferlement de vague. Ensuite les résultats de l’application aux impacts de vague sur un mur vertical sont analysés. On étudie l’influence de la teneur en air dans l’eau et de la distance au mur du déferlement. Les oscillations de la poche d’air sont corrélées aux oscillations de la pression au mur. La présence de forts gradients devant le mur est mise en évidence.

This work presents a numerical model designed for the simulation of water wave impacts on a structure when aeration of the liquid phase is considered. The model is based on a multifluid Navier-Stokes approach in which fluids are compressible. The numerical methods are a finite volume algorithm in space and a second order Runge-Kutta method in time, the interface is tracked through a pressure relaxation method. A validation of this model is performed. It shows a good accuracy for acoustic and shock wave propagation in a bubbly liquid and for wave breaking. Then results from wave impact on a vertical wall are analysed. The influences of the air content and of the wave breaking distance from the wall are investigated. The oscillation of the entrapped air pocket showed to be linked to the oscillations of the pressure at the wall. The presence of strong gradients in front of wall is highlighted.