Un nouveau modèle couplé vagues-courant 3D : développement et validation

Résumé

Un modèle numérique couplant la circulation tridimensionnelle, résolue par le code MARS3D, et l'état de la mer, calculé par le code WAVEWATCH III, est développé pour étudier l'hydrodynamique des zones côtières et littorales. Le principe général du modèle, faisant appel au coupleur PALM est décrit, ainsi que les aménagements apportés aux deux codes existants afin de rendre le couplage possible. Des premiers tests en deux dimensions horizontales ont permis de développer une première version. En trois dimensions, nous montrons que le modèle doit calculer la vitesse quasi-eulérienne, car il n'existe pas de forme analytique cohérente du forçage par les vagues pour la vitesse lagrangienne. Cet aspect est illustré par un résultat comportant de très fortes erreurs par rapport à la solution analytique, obtenu avec une formulation en vitesse lagrangienne.

Abstract:

A numerical model coupling the three-dimensional oceanic circulation, thanks to the MARS3D model, and the sea state computed by the WAVEWATCH III model, is developed in order to study the hydrodynamic of the nearshore zone. The main principle of the coupled model based on the coupler PALM and the necessary modifications made for the coupling procedure to both numerical codes are described. First tests in horizontal two-dimension are made and they allowed us to develop a primary version. For three-dimensional flow, we show that the coupled model must solve the quasi-Eulerian velocity. In fact, a coherent analytical form of the wave forcing for the Lagrangian velocity does not exist. This point is illustrated by one example with large errors in comparison with the analytical solution when solving for the Lagrangian mean flow.

Keywords: Wave-current modeling; Nearshore zone; MARS3D; WAVEWATCH III.