Lien entre la forme locale de la surface libre et les pressions d'impact générées par une vague déferlante sur un ouvrage

Link between the local shape of the free surface and the impact pressure induced by a breaking wave on a wall

¹ Univ. Pau & Pays Adour, SIAME - EA 4581 - Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur Appliquées à la Mécanique et au Génie Électrique, Allée du Parc Montaury, Anglet, 64600
cyril.mokrani@univ-pau.fr ; stephane.abadie@univ-pau.fr
² Centre Scientifique et Technique du Bâtiment. 84, avenue Jean Jaurès, Champs-sur-Marne, 77447 Marne-la-Vallée Cédex 2, France
kamel.zibouche@cstb.fr

Résumé

Des impacts de vagues déferlantes sur un obstacle vertical ont été simulés à l'aide d'un modèle Navier-Stokes avec suivi d'interface VOF. Les résultats montrent que les pics de pression obtenus sont extrêmement variables et que cette variabilité est due à la forme locale de l'interface avant impact. En se ramenant au cas du jet triangulaire, nous expliquons pourquoi il en est ainsi et montrons que le code peut néanmoins estimer assez précisément les pics de pression à condition de connaître précisément la forme locale de l'interface avant impact. Dans ces conditions, le modèle apparaît fiable tant que l'angle entre l'interface eau/air et l'ouvrage est supérieur à 30°. Lorsque cet angle se rapproche de 0, l'impact met en jeu des vitesses verticales et des pressions associées pour lesquelles l'erreur des résultats numériques devient importante.

Abstract

Impacts of breaking wave on a vertical obstacle are simulated by using a model Navier-Stokes with a VOF method. Subsequent pressure peaks are greatly variable and this is due to the local shape of the interface profile right before the impact. The academical case of a symmetrical triangular jet hitting a wall is investigated to explain this sensitivity. We show that the numerical model is able to assess pressure peaks provided that the local shape of the interface before impact is accurately known. In these conditions, the model is reliable as long as the dead-rise angle is larger than 30°. For higher inclinations, error on numerical results becomes important due to very large vertical velocities and pressures.