Laboratoire IMATH

Résumé : Cette thèse traite de la modélisation des tsunamis, des grandes échelles de propagation aux impacts sur des structures côtières. Un inventaire des phénomènes physiques associés est établi et des modèles adéquats sont présentés. Une étude numérique avec le modèle de Saint-Venant est effectuée avec le développement d’une méthode de raffinement de maillage à seuil automatique. La simplicité et les performances de l’approche sont démontrées. Pour améliorer la précision des prévisions, un système original approchant le modèle Serre-Green-Nahgdi est investigué. Une méthode pour prendre en compte la dissipation d’énergie au déferlement est proposée. Ce modèle permet d’envisager la modélisation fine de la propagation et de l’arrivée à la côte des tsunamis dispersifs et non linéaires en des temps de calcul acceptables. Les différents types d’impact sur des structures sont modélisés grâce à un modèle diphasique compressible permettant de considérer les écoulements à phases séparées et les milieux aérés. Pour envisager une résolution à tous les régimes, des schémas Tous Mach sont investigués. Un schéma Tous Mach à variation totale limitée est proposé. Grâce à cette approche, des impacts incompressibles et compressibles sont investigués avec le même modèle. Les impacts d’écoulements aérés induisent des pressions moins élevées mais sur des temps plus longs que leurs homologues en phases pures. Bien que le schéma Tous Mach proposé soit moins sujet aux oscillations numériques que les préconditionnements classiques de la littérature, des oscillations non physiques à bas nombre de Mach sont mises en évidence sur certains cas tests. Pour finir, une méthode de couplage entre modèles de propagation et d’impact est proposée, afin de pouvoir simuler un tsunami finement avec des modèles appropriés à chacune de ces phases.

Doctorat en Mécanique des Fluides, Energétique, Thermique, Combustion et Acoustique
Directeur : Frédéric Golay