Simulation Numérique Directe (DNS) de l'interaction des marées noires avec des vagues déferlantes

par Shuo Liu

Projet de thèse en Mécanique des fluides

Sous la direction de Annie-claude Bayeul laine et de Olivier Coutier-delgosha.

Thèses en préparation à Paris, HESAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur , en partenariat avec LMFL Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille (laboratoire) et de Paris, ENSAM (établissement de préparation de la thèse) depuis le 12-09-2019 .


  • Résumé

    - Réalisation des premiers calculs bidimensionnels d'ondes déferlantes dans l'eau (cas de référence sans huile) avec Basilisk, optimisation des critères de raffinement des maillages et autres paramètres numériques. - Extension à un cas de marée noire à la surface de l'eau avec calculs 2D. Analyse de la dispersion d'huile et de l'éjection de gouttelettes huileuses au-dessus de la surface de l'eau. Variation du raffinement du maillage pour analyser l'effet sur la population de gouttelettes (taille et densité) obtenues dans l'air. Réalisation de quelques calculs 3D pour comparaison avec les cas 2D et analyse complémentaire. Des comparaisons détaillées avec les expériences réalisées à l'Université Johns Hopkins seront effectuées pour valider l'approche numérique. - Couplage avec une modélisation lagrangienne des plus petites particules (taille typiquement inférieure au micron), qui ne peut pas être résolue à l'échelle du maillage. Comparaison entre la quantité prévue de particules ultrafines dans l'air et les mesures expérimentales. - Tests de divers paramètres tels que l'épaisseur des nappes de pétrole, les effets du dispersant, le rôle des conditions aux limites et le couplage avec le vent. Les calculs bidimensionnels seront principalement effectués, avec quelques calculs 3D pour analyser spécifiquement les effets 3D et évaluer la validité des résultats 2D.

  • Titre traduit

    Direct Numerical Simulation (DNS) of the interaction of oil slicks with breaking waves


  • Résumé

    - Realization of first two-dimensional calculations of breaking waves in water (reference case without any oil) with Basilisk, optimization of the mesh refinement criteria and other numerical parameters. - Extension to a case with oil slicks at the surface of water with 2D calculations. Analysis of the oil dispersion and the ejection of oily droplets above the water surface. Variation of the mesh refinement to analyze the effect on the population of droplets (size and density) obtained in the air. Realization of a few 3D calculations for comparison with the 2D cases and additional analysis. Detailed comparisons with the experiments performed at Johns Hopkins University will be conducted to validate the numerical approach. - Coupling with a Lagrangian modelling of the smallest particles (typically sub-micron size), which cannot be resolved at the mesh scale. Comparison between the predicted quantity of ultrafine particles in the air and the experimental measurements. - Tests of various parameters like the thickness of the oil slicks, the effects of the dispersant, the role of the boundary conditions, and the coupling with the wind. Two-dimensional calculations will be mostly performed, with a few 3D calculations to analyze specifically the 3D effects and evaluate the validity of the 2D results.