Validation of a Navier-Stokes model to study flip-through impacts on a composite breakwater

Validation d'un modèle Navier-Stokes pour l'étude des impacts du type flip-through sur un brise-lames vertical

SIAME EA 4581, Université de Pau et des Pays de l'Adour, Anglet, France

Abstract

Two validation cases of the Navier-Stokes VOF (Volume-Of-Fluid) model THETIS are presented in this study: uplift pressures on a rubble mound due to wave impacts and flip-through impacts on a vertical wall. The first validation case demonstrates the ability of the model to reproduce uplift pressure overall variations due to wave impacts inside a porous rubble mound. The presence of a marked pressure peak in the porous medium is also stressed. Then, the flip-through phenomenon is modeled using the THETIS model. These results are compared with other numerical data computed with a potential model. The Navier-Stokes simulations which take into account water and air, underestimate pressures along the wall. The wave interface is modified by the presence of air, which is not considered in the potential model, and this seems to be enough to generate such pressure differences. A better agreement between the two models is obtained while lowering the surrounding gas density to almost zero.

Résumé

Deux cas de validation du modèle THETIS (Navier-Stokes VOF) sont présentés dans cette étude: les pressions de soulèvement sur un talus poreux dues à l'impact des vagues et des impacts de type flip-through sur un mur vertical. Le premier cas de validation nous permet de montrer la capacité du modèle à reproduire les variations globales de pression dues à l'impact d'une vague dans un milieu poreux. L'apparition d'une augmentation soudaine de la pression, simulée mais non observée, est aussi analysée. Ensuite, le phénomène flip-through est modélisé avec THETIS. Les résultats sont comparés avec d'autres données numériques obtenues avec un modèle potentiel. Les simulations Navier-Stokes sous-estiment les pressions le long du mur. L'interface de la vague est légèrement modifiée par la présence d'air, qui n'est pas pris en compte dans le modèle de potentiel, et cela semble être suffisant pour générer ces différences de pression. Un accord satisfaisant est néanmoins obtenus en baissant significativement la valeur de la densité du fluide environnant.