Étude du déferlement d'une onde de Stokes et de la dissipation associée par simulation directe

Stoke wave breaking study and associated disspation, with direct computation

• Auteur / Autrice : Marie Duval
• Direction : Dominique Legendre, Dominique Astruc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dissipation d'énergie

Mots clés libres

Déferlement

Ondes de Stokes

Simulation directe

Résumé

Le travail présenté concerne l'étude numérique du déferlement d'une onde de Stokes. Cette étude s'inscrit dans la compréhension de la transformation de l'énergie de la houle et des transferts à la surface libre. L'approche Volum Of Fluid utilisée consiste à résoudre les équations de Navier-Stokes sur un maillage fixe en volume fini. Les deux phases sont prises en compte par le taux de présence calculé par une méthode de capture de front. On présente les résultats d'une étude paramétrique, faisant varier la cambrure initiale de l'onde et le nombre de Reynolds. Différents régimes d'évolutions des ondes sont mis en évidence. Après validation du calcul de la dissipation, on montre que la dissipation de ces ondes non-déferlantes suit un modèle de diffusion équivalent. Pour le déferlement, l'énergie perdu, le temps caractéristique du déferlement et la dissipation sont caractérisés en fonction des paramètres.

This work deal with a computational study of Stokes wave breaking. This study is related to the understanding of swell energy transformation and transferts at a free surface. The Volum Of Fluid approach used solves the Navier-Stokes equations and a fixed grid with finite volume method. The two phases are taken into account through the volume fraction which is governed by transport equation, solved with a front-capturing method. Results of a parametric study where wave steepness and the Reynolds number varies, are presented. Different types of wave evolutions are distinguished. After dissipation caculation validation, we show that non-breaking waves dissipation obeyes at an equivalent diffusion model. For breaking waves, the total energy dissipated by breaking, caracteristics time scales and dissipation have been investigated as a fonction of the parameters.