Sur la conception d'un modèle de Boussinesq amélioré pour applications réelles : équilibre entre précision et performances

On the design of an improved Boussinesq model for real applications: equilibrium between accuracy and performances

• Auteur / Autrice : Filipe Tenreiro
• Direction : Maria Kazolea, Mario Ricchiuto
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mathématiques appliquées et calcul scientifique
• Date : Inscription en doctorat le 20/03/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IMB - Institut de Mathématiques de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Calcul Scientifique et Modélisation

Mots clés

Mots clés libres

Dispersion des vagues et runup

Modèles de Boussinesq

Schéma Numériques

Submersion par franchissement des vagues

Wave dispersion

Flooding by wave overtopping.

Boussinesq models

Numerical Schemes

Résumé

La modélisation de la submersion côtière avec modèles de type Boussinesq en scénarios réels est fortement limitée par le coût computationnel. Les modèles existants fatiguent à répondre aux modernes exigences de haute-résolution et nombre élevé de scénarios simulés, nécessaires pour l'estimation des risques des communautés face aux aléas côtiers et au changement climatique. Ce travail de thèse aura pour objectif de développer, dans le code hydrodynamique UHAINA, un modèle amélioré d'équations de type Boussinesq, spécialement conçu pour son utilisation dans le cadre des applications réelles, et une nouvelle stratégie de résolution qui ne vise pas la précision, mais accepte de manière pragmatique une erreur d'approximation en vertu de la rapidité d'exécution. Avec les avancées produites par ce travail, nous visons à gagner au moins un ordre de grandeur en performance de nos simulations sans impacter la représentation phénoménologique dans le cadre des applications réelles. Nos avancées en modélisation et performances seront mesurées dans la cadre des côtes soumises à fortes houles de la région Nouvelle Aquitaine. Nous effectuerons la simulation de l'impact de tempêtes historiques dans le secteur et nous comparerons nos résultats aux mesures existantes.

The modeling of coastal flooding with Boussinesq-type models in real scenarios is severely limited by the computational cost. Existing models struggle to meet the modern requirements of high resolution and high number of simulated scenarios, necessary for estimating the risks to communities from coastal hazards and climate change. The aim of this thesis will be to develop, in the UHAINA hydrodynamic code, an improved model of Boussinesq-type equations, specially designed for its use in real-life applications, optimising the combination of modelling choices (dispersive or not, full/weak nonlinearity, scalar/vector dispersion term) and numerical choices (numerical dispersion/dissipation, local accuracy order in space, local accuracy order in time) in relation to the physical processes of interest. With the advances produced by this work, we aim to gain at least an order of magnitude in the performance of our simulations without affecting the phenomenological representation in the context of real applications. Our advances will be measured in the context of coasts, subject to strong swells in the Nouvelle Aquitaine region. We will simulate the impact of historical storms in the sector and we will compare our results with existing measurements.