Simulations sans grille des processus d'éclaboussement et de propagation des vagues côtières

La génération et l'évolution de vagues bidimensionnelles dans une eau de profondeur uniforme et sur des plages en pente sont simulées par la solution numérique des équations d'Euler à l'aide de la méthode de la dynamique des particules lissées (SPH), où les particules sont suivies de manière lagrangienne, évitant ainsi le besoin de grilles de calcul. Dans une eau de profondeur uniforme, un générateur de vagues à piston produit des vagues brisées cycliquement dans la plage de nombre de Froude de 1,37 à 1,82, qui se déplacent à des vitesses moyennes dans le temps en très bonne conformité avec les exigences de conservation globale de la masse et de l'impulsion. Un seul nombre de Strouhal pour la période de rupture a été découvert. Des motifs d'éclaboussement répétitifs complexes sont observés et décrits, impliquant la formation, la croissance, l'impact et le rebond des jets avant, et de manière similaire, la formation et l'impact des jets arrière. Les conséquences observées incluent la création de régions tourbillonnaires de deux signes, la création de dipôles par appariement, le transport à grande échelle de l'eau de surface vers le bas et des vitesses de raclage tangentiellement élevées sur le lit, qui sont quantifiées. Ces vagues sont ensuite autorisées à s'élever sur des pentes linéaires jusqu'à la côte, où elles se voient s'effondrer en un flux en forme de langue ressemblant à l'évolution d'une rupture de barrage. Ce calcul essentiellement inviscide est capable de reproduire le développement d'un flux hautement tourbillonnaire en excellent accord avec les observations expérimentales et les concepts théoriques. Le comportement de l'écoulement turbulent est partiellement décrit par la solution numérique.