Modélisation de la turbulence pariétale et du transport de sédiments dans des couches limites oscillantes

par Rafik Absi

Thèse de doctorat en Mécanique des milieux fluides

Sous la direction de Michel Belorgey.

Soutenue en 2001

à Caen .

mots clés

• Sédiments (géologie) -- Transport -- Modèles mathématiques
• Hydrodynamique
• Sédiments en suspension -- Modèles mathématiques
• Turbulence
• Couche limite
• Littoraux -- Modifications

Résumé

Notre étude a porté sur la résolution de quelques problèmes qui se posent à l'environnement marin. Sa connaissance dans sa globalité semble difficile à cerner compte tenu des nombreux phénomènes qui le composent. L'effet des écoulements oscillants, que produit la houle au voisinage du fond marin, sur le transport des sédiments, constitue l'un des problèmes qui ont retenu notre attention. La prédiction du transport de ces sédiments dépend principalement du modèle de turbulence utilisé en couches limite oscillante. Pour résoudre ce problème, nous avons commencé par étudier des profils expérimentaux du flux turbulent R12 issus de mesures sur des fonds fixes. Ceci nous a permis de proposer une expression analytique instationnaire pour R12 à partir de laquelle nous avons obtenu un premier modèle de viscosité turbulente dépendant du temps. La description exponentielle instationnaire pour R12 nous a permis de proposer un second modèle. Ceci d'une part, et d'autre part nous avons introduit la condition entropique qui est une correction à la renverse appliquée à la viscosité turbulente. Ces données fondamentales pour la compréhension du phénomène nous ont permis d'établir un lien entre ces modèles et les modèles basés sur l'énergie cinétique de la turbulence. Les différentes simulations qui ont porté sur la majorité des cas étudiés nous ont aidé à tester les modèles de turbulence établis et à mettre en évidence l'avantage de la condition entropique. Les tests précédents donnent au second modèle, pour lequel les profils de turbulence ont une forme qui correspond aux fonds mobiles, une efficacité qui s'adapte à ce type de calculs. Enfin, nous avons montré comment ces calculs interviennent dans la prédiction du transport sédimentaire en zones côtières et comment le modèle devient plus accessible en pratique.

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