Simulation of breaking wave by SPH method coupled with k– model Simulation des vagues déferlantes par la méthode SPH couplée à un modèle k–

The paper employs a Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) approach to investigate the time-dependent wave breaking processes. The numerical model is the smoothed particle hydrodynamic (SPH) method. It is a mesh-free particle approach which is capable of tracking the free surfaces of large deformation in an easy and accurate way. The widely used two-equation k–εmodel is chosen as the turbulence model to couple with the incompressible SPH scheme. The numerical model is employed to reproduce cnoidal wave breaking on a slope under two different breaking conditions—spilling and plunging. The computed free surface displacements, turbulence intensities and undertow profiles are in good agreement with the experimental data and other numerical results. According to the computations, the breaking wave characteristics are presented and discussed. It is shown that the SPH method provides a useful tool to investigate the surf zone dynamics. RÉSUMÉ L’article utilise une approche RANS pour étudier les processus de déferlement des vagues en fonction du temps. Le modèle numérique est la méthode des particules hydrodynamiques lissées (SPH). C’est une approche particulaire sans maillage qui est capable de dépister et de suivre les surfaces libres soumises à de grandes déformations, facilement et de manière précise. Le modèle à deux équations largement répandu k– est choisi comme modèle de turbulence pour être couplé avec le schéma incompressible SPH. Le modèle numérique est utilisé pour reproduire le déferlement sur une pente d’une onde cnoïdale sous deux conditions différentes de déferlement—déversant et plongeant. Les déplacements calculés de la surface libre, les intensités de turbulence et les profils du contre-courant de fond sont en bon accord avec les données expérimentales et d’autres résultats numériques. Selon les calculs, les caractéristiques des vagues déferlantes sont présentées et discutées. On montre que la méthode SPH fournit un outil utile pour étudier la dynamique des zones de ressac.