Experimental and numerical studies of waves propagation over complex bathymetries in coastal areas
Etudes expérimentales et numériques de la propagation des vagues au-dessus de bathymétries complexes en milieu côtier
Résumé
This thesis treats about the determination of the waves characteristics on coastal areas. The studies deal especially with the phenomenon of wave refraction and diffraction, reflection on marine works, and transmission above a submerged structure. A numerical calculation code of the wave propagation is developed on the curvilinear coordinates principle formed by the rays and the crests. It allows following wave propagation without any angle limitation. Addition of a diffraction parameter inside the equations facilitates the consideration of this effect. An experimental study on the waves' free surface behaviour propagating over a shoal was also carried out. It enabled to show the competition between refraction and diffraction effects and reveals that the crests of a monochromatic wave do not cross, but tend to diphase, since the shoal is submerged. Jointly, fundamental research works on tapping waves' energy leaded to undertake wave flume tests in regular waves, in the purpose of experimentally characterising pressure stresses resulting from Longuet-Higgins's oscillator effects when a wave is reflected by a marine works. Following these tests, we can foresee the construction of a new wave energy recovery system. Its efficiency is calculated for irregular waves, and an estimation of the energetic production is done for the case of an implementation on a real site. At last, an artificial submerged reef composed by geotextile bags is dimensioned and tested in wave flume for two industrial projects in order to evaluate the transmission coefficients.
Cette thèse porte sur la détermination des caractéristiques de la houle à la côte. Les études réalisées s'intéressent aux phénomènes de réfraction et diffraction de la houle, à la reflexion sur un ouvrage ainsi qu'à la transmission au-dessus d'une structure immergée. Un code de calcul numérique de propagation de la houle est développé sur le principe des limitations angulaires. L'ajout dans les équations d'un paramètre de diffraction facilite la prise en compte de cet effet. Une étude expérimentale sur le comportement de la surface libre de la houle au passage d'un haut-fond a aussi été réalisée. Elle met en évident la compétition entre les effets de réfraction et de diffraction, et montre que les crêtes d'une houle monochromatique ne croisent pas mais tendent plutôt à se déphaser quand le haut-fond est immergé. Conjointement, des travaux de recherche fondamentale sur l'extraction de l'énergie des vagues ont conduit à des essais en canal en houle régulière, afin de caractériser expérimentalement l'action des forces de pression résultant des effets de Longuet-Higgins lorsqu'une houle se réfléchit sur un ouvrage. Suie à ces essais, on entrevoit la mise au point d'un nouveau système de récupération de l'énergie de la houle. Le calcul de son rendement énergétique est effectué en houle irrégulière, et une estimation de la production énergétique est faite pour un cas d'implantation sur site réel. Enfin, un récif artificiel en géotextiles immergés est dimensionné et testé en canal pour deux projets industriels, afin d'en évaluer les coefficients de transmission.
Domaines
Océan, Atmosphère
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