Telemac optimisation with OpenTURNS

HydrodynamicsAbstrac

Dynamique morpho-sédimentaire de littoraux sableux macrotidaux à barres intertidales : modélisation numérique et expérimentations in situ

The objective of this thesis was to compare sediment flux measurements and in situ morphological changes with 2DH numerical simulations on macrotidal beaches with intertidal bars. These comparisons were made on two beaches in the Nord Pas de Calais - Picardie ,Zuydcoote Beach and Hardelot Beach. These beaches are characterized by a straight sandy bar-trough system.This work allowed to acquire current data and wave data on the profile of each beach and also offshore data for a period of one week. Sediment flux measurements were also conducted using sediment traps and by monitoring bottom evolution using DGPS measurements at the beginning and the end of the campaigns.All these data were compared with results obtained by a digital 2DH model. This digital model is composed of three modules of the TELEMAC calculation chain, a module for taking into account the tidal currents, a spectral propagation module for the waves, and a sediment transport module with morphological evolution. Using these modules, simulations were performed for the duration of measurement campaigns to calibrate various parameters by comparing the results with in-situ measurements, including the Strickler coefficient, the wave-breaking index and four different sediment transport formulas.These simulations show the influence of the breaker index on both the hydrodynamic part and the sediment transport and morphological evolution.The different sediment transport formulas were used to determine their ability to reproduce the sediment transport measurements and the evolution according to the breaker value.This model has helped to highlight the role of waves and surges on the direction and intensity of the sediment transport as well as preferential areas of accretion and erosion. This study also shows some limitations of the model mainly on the speed perpendicular to the beach and the limitations caused by the use of a breaker index taking only into account the ratio between wave height and the deep, and limiting the surge on the crest of the bars and into the slope between the bar and the top trough on the beach.L'objectif de cette thèse était de comparer des mesures de flux sédimentaires et des évolutions morphologiques in-situ à des simulations numériques 2DH sur des plages macrotidales à barres intertidales. Ces comparaisons ont été réalisées sur deux plages de la région Nord Pas de Calais – Picardie, la plage de Zuydcoote et la plage de Hardelot. Ces plages sont caractérisées par un système barre-bâche sableux rectiligne.Ce travail a permis d'acquérir des données courantométriques et des données de houle sur le profil de chaque plage pendant une semaine ainsi que des données situées plus au large nécessaires pour le forçage du modèle numérique. Des mesures ponctuelles de flux sédimentaires ont également été réalisées à l'aide de pièges à sédiments ainsi qu'un suivi d'évolution du fond à l'aide de mesures DGPS en début et fin de campagnes de mesures.L'ensemble de ces données a été comparé aux résultats obtenus par un modèle numérique 2DH. Ce modèle numérique est composé de trois modules de la chaîne de calcul TELEMAC, un module pour la prise en compte des courants de marée, un module de propagation spectrale de la houle, et un module de transport de sédiments et d'évolution morphologique. A l'aide de ces modules, des simulations ont été réalisées sur la durée des campagnes de mesures afin de calibrer différents paramètres en comparant les résultats aux mesures in-situ, notamment le coefficient de Strickler, l'indice de déferlement des vagues, ainsi que différentes formules de transport sédimentaire.Ces simulations ont permis de montrer l'influence de l'indice de déferlement sur les résultats des simulations à la fois sur la partie hydrodynamique ainsi que pour le transport sédimentaire et l'évolution morphologique.Quatre différentes formules de transport sédimentaire ont été utilisés afin de déterminer leurs capacités à reproduire les mesures de transport sédimentaire et d'évolution in-situ en fonction de l'indice de déferlement.Ce modèle a permis de mettre en évidence le rôle des vagues et de leurs déferlements sur la direction et l'intensité du transport sédimentaire ainsi que des zones préférentielles d'accrétion et d'érosion. Cette étude a également montré certaines limites du modèle principalement sur les vitesses perpendiculaires à la plage suite à l'utilisation d'un modèle 2D, ainsi que des limitations induites par l'utilisation d'un indice de déferlement prenant en compte uniquement le rapport hauteur de vague sur profondeur, et limitant le déferlement sur la crête des barres et dans la pente entre la barre et la bâche supérieur sur la plage

Morpho-sedimentary dynamics of macrotidal sandy shores with intertidal bars : numerical modeling and in situ experiments

L'objectif de cette thèse était de comparer des mesures de flux sédimentaires et des évolutions morphologiques in-situ à des simulations numériques 2DH sur des plages macrotidales à barres intertidales. Ces comparaisons ont été réalisées sur deux plages de la région Nord Pas de Calais – Picardie, la plage de Zuydcoote et la plage de Hardelot. Ces plages sont caractérisées par un système barre-bâche sableux rectiligne.Ce travail a permis d'acquérir des données courantométriques et des données de houle sur le profil de chaque plage pendant une semaine ainsi que des données situées plus au large nécessaires pour le forçage du modèle numérique. Des mesures ponctuelles de flux sédimentaires ont également été réalisées à l'aide de pièges à sédiments ainsi qu'un suivi d'évolution du fond à l'aide de mesures DGPS en début et fin de campagnes de mesures.L'ensemble de ces données a été comparé aux résultats obtenus par un modèle numérique 2DH. Ce modèle numérique est composé de trois modules de la chaîne de calcul TELEMAC, un module pour la prise en compte des courants de marée, un module de propagation spectrale de la houle, et un module de transport de sédiments et d'évolution morphologique. A l'aide de ces modules, des simulations ont été réalisées sur la durée des campagnes de mesures afin de calibrer différents paramètres en comparant les résultats aux mesures in-situ, notamment le coefficient de Strickler, l'indice de déferlement des vagues, ainsi que différentes formules de transport sédimentaire.Ces simulations ont permis de montrer l'influence de l'indice de déferlement sur les résultats des simulations à la fois sur la partie hydrodynamique ainsi que pour le transport sédimentaire et l'évolution morphologique.Quatre différentes formules de transport sédimentaire ont été utilisés afin de déterminer leurs capacités à reproduire les mesures de transport sédimentaire et d'évolution in-situ en fonction de l'indice de déferlement.Ce modèle a permis de mettre en évidence le rôle des vagues et de leurs déferlements sur la direction et l'intensité du transport sédimentaire ainsi que des zones préférentielles d'accrétion et d'érosion. Cette étude a également montré certaines limites du modèle principalement sur les vitesses perpendiculaires à la plage suite à l'utilisation d'un modèle 2D, ainsi que des limitations induites par l'utilisation d'un indice de déferlement prenant en compte uniquement le rapport hauteur de vague sur profondeur, et limitant le déferlement sur la crête des barres et dans la pente entre la barre et la bâche supérieur sur la plage.The objective of this thesis was to compare sediment flux measurements and in situ morphological changes with 2DH numerical simulations on macrotidal beaches with intertidal bars. These comparisons were made on two beaches in the Nord Pas de Calais - Picardie ,Zuydcoote Beach and Hardelot Beach. These beaches are characterized by a straight sandy bar-trough system.This work allowed to acquire current data and wave data on the profile of each beach and also offshore data for a period of one week. Sediment flux measurements were also conducted using sediment traps and by monitoring bottom evolution using DGPS measurements at the beginning and the end of the campaigns.All these data were compared with results obtained by a digital 2DH model. This digital model is composed of three modules of the TELEMAC calculation chain, a module for taking into account the tidal currents, a spectral propagation module for the waves, and a sediment transport module with morphological evolution. Using these modules, simulations were performed for the duration of measurement campaigns to calibrate various parameters by comparing the results with in-situ measurements, including the Strickler coefficient, the wave-breaking index and four different sediment transport formulas.These simulations show the influence of the breaker index on both the hydrodynamic part and the sediment transport and morphological evolution.The different sediment transport formulas were used to determine their ability to reproduce the sediment transport measurements and the evolution according to the breaker value.This model has helped to highlight the role of waves and surges on the direction and intensity of the sediment transport as well as preferential areas of accretion and erosion. This study also shows some limitations of the model mainly on the speed perpendicular to the beach and the limitations caused by the use of a breaker index taking only into account the ratio between wave height and the deep, and limiting the surge on the crest of the bars and into the slope between the bar and the top trough on the beach

SPH model to simulate movement of grass meadow of Posidonia under waves

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Two numerical approaches: 2D and 3D SPH model to simulate extreme waves over a barrier island

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Numerical simulation versus in-situ sedimentary flux on sandy beaches as a function of the breaker parameter

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An adaptive 3D force distribution model for calculating interactions and power production in an array of vertical axis water turbines

International audienceA simplified steady state CFD model using force source terms is implemented in OpenFoam to model the power production and the flow in an array of vertical axis tidal turbines. The study explains how to interpolate the force distributions from a set of blade resolved simulations of a whole turbine, depending on the flow striking each turbine of the array

An optimally-controlled RANS Actuator force model for efficient computations of tidal turbine arrays

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Three simple indicators of vulnerability to climate change on a Mediterranean beach: A modeling approach

International audienceThis study assesses three different approaches for evaluating coastal vulnerability using indicators. We began by establishing a procedure for binding three codes to simulate realistic or idealized climates. The procedure was validated in terms of hydrodynamics and beach morpho-dynamics. We then defined and studied the vulnerability of the coast on the basis of in situ observations and model results taken from a set of simulations based on different scenarios. We present three simple indicator methods developed to analyze the vulnerability of a sandy beach based on the results of simulations for different wave climate scenarios. The first method is based on the wave energy, and specifically how it differs as a function of climate change scenario. The second method consists of estimating the maximum grain size mobilized. Note that the calculation of stress at the sea bottom is routinely estimated solely on the basis of simulated velocity post-wave. Here, we calculate the maximum grain size potentially mobilized with a simpler approach, based on analysis in different points along the cross-shore profile. The third method presented is the analysis of the time-course evolution of cross-shore sea bed profiles in response to different climate change scenarios

Simulate the wind-wave attenuation on sea-grass meadow in Berre lagoon with Tomawac and SPH 3D

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