Short term dynamics of a free falling jet due to solitonic collision

The impact of two steep solitonic waves propagating in counter directions leads to the formation of a free fall residual jet. We investigate numerically and theoretically the characteristics of this jet, including the criteria of formation, and the short term dynamics. The numerical approach is based on a boundary integral elements method, allowing to compute the pressure of the inner flow. A theoretical description based on potential flow theory is introduced to describe the short term evolution of the jet

Head-on collision of two solitary waves and residual falling jet formation

The head-on collision of two equal and two unequal steep solitary waves is investigated numerically. The former case is equivalent to the reflection of one solitary wave by a vertical wall when viscosity is neglected. We have performed a series of numerical simulations based on a Boundary Integral Equation Method (BIEM) on finite depth to investigate during the collision the maximum runup, phase shift, wall residence time and acceleration field for arbitrary values of the non-linearity parameter a/h, where a is the amplitude of initial solitary waves and h the constant water depth. The initial solitary waves are calculated numerically from the fully nonlinear equations. The present work extends previous results on the runup and wall residence time calculation to the collision of very steep counter propagating solitary waves. Furthermore, a new phenomenon corresponding to the occurrence of a residual jet is found for wave amplitudes larger than a threshold value

A modified Galerkin/finite element method for the numerical solution of the Serre-Green-Naghdi system

A new modified Galerkin / Finite Element Method is proposed for the numerical solution of the fully nonlinear shallow water wave equations. The new numerical method allows the use of low-order Lagrange finite element spaces, despite the fact that the system contains third order spatial partial derivatives for the depth averaged velocity of the fluid. After studying the efficacy and the conservation properties of the new numerical method, we proceed with the validation of the new numerical model and boundary conditions by comparing the numerical solutions with laboratory experiments and with available theoretical asymptotic results

Étude des vagues extrêmes en eaux peu profondes

The main objective of these investigations is to study the dynamics of various types of extreme waves in shallow water, more particularly tsunami waves and freak waves. For modelling and analyze, a series of numerical simulations is realized using a Boundary Integral Equation Method. First we consider numerically the dynamics of the solitary waves, simple model to simulate a tsunami wave, where the runup will be more particularly developed. We present some comparisons of a breaking solitary wave on a sloping beach with an experimental approach, to validate the BIEM model. A method of numerical generation of these waves is then developed. Finally a full study on the head-on collision of two Tanaka solitary waves is performed. A new phenomenon is discovered and then presented, the residual falling jet formation appearing from a threshold value of the nonlinearity parameter a/h. We consider then numerically the generation of freak waves in shallow water by energy focusing due to the dispersive nature of water waves. This work attempts to study among others the influence of wind on the dynamics of these waves. The sheltering mechanism proposed by Jeffreys is modified by introducing a threshold in local slope above which air flow separation occurs over steep waves crests. These waves are then amplified and their lifetime is significantly increased. These results are similar to those obtained in deep water.L'objectif de ces travaux est d'étudier la dynamique de différents types de vagues extrêmes en eau peu profonde et plus particulièrement les tsunamis et les vagues scélérates. Pour modélisation et analyse, les simulations numériques sont réalisées à l'aide d'une méthode d'intégrales de frontières appelée BIEM (Boundary Integral Equation Method). Dans un premier temps nous considérons numériquement la dynamique des ondes solitaires, modèles simples pour les vagues de tsunamis dont la phase appelée "runup" sera l'objet d'un développement particulier. Afin de valider le modèle BIEM, nous confrontons les résultats numériques d'une onde solitaire déferlante avec une approche expérimentale. Une méthode de génération numérique de ces ondes est ensuite développée. Enfin une étude complète sur la collision frontale de deux ondes solitaires de Tanaka est effectuée. Un nouveau phénomène est alors découvert, puis exploré, la formation d'un jet résiduel en chute libre apparaissant à partir d'une valeur critique du paramètre de non linéarité a/h. Nous considérons ensuite numériquement la génération de vagues scélérates en eau peu profonde par focalisation d'énergie due à la nature dispersive des vagues. Ce travail s'attache à étudier entre autres l'influence du vent sur la dynamique de ces vagues. Le mécanisme d'abri proposé par Jeffreys est modifié par l'introduction d'un seuil de pente pour lequel un décollement aérien au-dessus des vagues apparaît. Ces vagues sont alors amplifiées et leur durée de vie est significativement augmentée.

Etude numérique de la propagation des ondes mécaniques dans un milieu poreux en régime impulsionnel

L'objectif de ce travail consiste à étudier numériquement la propagation des ondes mécaniques dans un milieu poreux continubiphasique en régime impulsionnel. Un code de calcul permettant la simulation et l'analyse du comportement mécanique est mis au point à cet effet. Une analyse préliminaire présente des généralités sur la notion de milieu poroviscoélastique, sur la théorie de Biot ainsi que sur la propagation des ondes mécaniques. Un bilan des résultats rencontrés dans la bibliographie montre la nécessité de mener une étude complémentaire sur le modèle complet du milieu poreux continu biphasique dans le domaine temporel. Une approche par éléments finis est proposée dans le cadre de la théorie générale de Biot. Les caractéristiques de l'outil numérique développé sont précisées. En particulier, la structure orientée objet donne un code compact et souple. Un travail semi-analytique, préalablement effectué, s'intéresse aux phénomènes de dispersion, d'atténuation et à la détermination des vitesses de propagation des différentes ondes. Une modélisation bidimensionnelle permet d'obtenir les déplacements temporels des phases solide et fluide en surface et en profondeur d'un sol poreux semi-infini. Une étude paramétrique des couplages mécaniques est effectuée. La seconde onde de compression est mise en évidence. Une première approche de sols hétérogènes ou partiellement saturés est en outre proposée. L'étude de problèmes tridimensionnels est ensuite envisagée. La taille numérique importante de cette problématique nécessite alors la parallélisation du code de calcul. Des essais sur différents supercalculateurs sont réalisés pour mesurer la performance du calcul parallèle et conduisent à des résultats tridimensionnelsAVIGNON-BU Centrale (840072102) / SudocSudocFranceF

Influence du vent sur une vague scélérate en profondeur finie

L'objectif de ces travaux est d'étudier l'influence du vent sur une vague scélérate générée par focalisation dispersive en eaux peu profondes. Nous réalisons des simulations numériques à l'aide d'un code d'intégrales de frontière (BIEM), puis d'un code pseudo-spectral

Etude des vagues extrêmes en eaux profondes

L objectif de ces travaux est d étudier la dynamique de différents types de vagues extrêmes en eau peu profonde et plus particulièrement les tsunamis et les vagues scélérates. Pour modélisation et analyse, les simulations numériques sont réalisées à l aide d une méthode d intégrales de frontières appelée BIEM (Boundary Integral Equation Method). Dans un premier temps nous considérons numériquement la dynamique des ondes solitaires, modèles simples pour les vagues de tsunamis dont la phase appelée "runup" sera l objet d un développement particulier. Afin de valider le modèle BIEM, nous confrontons les résultats numériques d une onde solitaire déferlante avec une approche expérimentale. Une méthode de génération numérique de ces ondes est ensuite développée. Enfin une étude complète sur la collision frontale de deux ondes solitaires de Tanaka est effectuée. Un nouveau phénomène est alors découvert, puis exploré, la formation d un jet résiduel en chute libre apparaissant à partir d une valeur critique du paramètre de non linéarité a=h. Nous considérons ensuite numériquement la génération de vagues scélérates en eau peu profonde par focalisation d énergie due à la nature dispersive des vagues. Ce travail s attache à étudier entre autres l influence du vent sur la dynamique de ces vagues. Le mécanisme d abri proposé par Jeffreys est modifié par l introduction d un seuil de pente pour lequel un décollement aérien au-dessus des vagues apparaît. Ces vagues sont alors amplifiées et leur durée de vie est significativement augmentée. Ces résultats sont similaires à ceux obtenus en eau profonde.The main objective of these investigations is to study the dynamics of various types of extreme waves in shallow water, more particularly tsunami waves and freak waves. For modelling and analyze, a series of numerical simulations is realized using a Boundary Integral Equation Method. First we consider numerically the dynamics of the solitary waves, simple model to simulate a tsunami wave, where the runup will be more particularly developed. We present some comparisons of a breaking solitary wave on a sloping beach with an experimental approach, to validate the BIEM model. A method of numerical generation of these waves is then developed. Finally a full study on the head-on collision of two Tanaka solitary waves is performed. A new phenomenon is discovered and then presented, the residual falling jet formation appearing from a threshold value of the nonlinearity parameter a=h. We consider then numerically the generation of freak waves in shallow water by energy focusing due to the dispersive nature of water waves. This work attempts to study among others the influence of wind on the dynamics of these waves. The sheltering mechanism proposed by Jeffreys is modified by introducing a threshold in local slope above which air flow separation occurs over steep waves crests. These waves are then amplified and their lifetime is significantly increased. These results are similar to those obtained in deep water.AIX-MARSEILLE1-Inst.Médit.tech (130552107) / SudocSudocFranceF