Crédit :Université d'Oxford
Dans une nouvelle étude sur le déferlement des vagues océaniques, des chercheurs ont démontré que le comportement de déferlement des "ondes à pic" axisymétriques est assez différent des théories établies de longue date sur le déferlement des vagues progressives.
Les vagues progressives se brisent lorsque les vagues deviennent si raides que la crête n'est plus stable. Cela conduit à une rupture du mouvement des vagues et à une perte d'énergie. En conséquence, la hauteur de la vague est limitée par le processus de déferlement.
"Une grande partie de notre compréhension du déferlement des vagues repose sur des théories développées et des expériences réalisées en deux dimensions lorsque les vagues se déplacent dans une direction", a expliqué l'auteur principal, le Dr Mark McAllister, du Département des sciences de l'ingénieur de l'Université d'Oxford. "Cependant, le déferlement des vagues dans l'océan est un processus tridimensionnel."
Pour établir les différences entre le déferlement des vagues en deux dimensions et en trois dimensions, les chercheurs ont utilisé le réservoir à ondes circulaires de FloWave Ocean Energy Research à l'Université d'Édimbourg pour reproduire une onde tridimensionnelle extrême à symétrie axiale, l'onde de pointe.
Les résultats du réservoir à vagues ont démontré que le comportement de déferlement des vagues axisymétriques était très différent du déferlement des vagues associé aux vagues progressives.
Au fur et à mesure que les vagues se formaient, un grand jet d'eau vertical a éclaté de la crête de la vague avant de tomber en chute libre et d'entrer en collision avec la surface de l'eau en dessous.
Les expériences ont montré que, contrairement aux ondes progressives, la hauteur de crête de l'onde de pointe n'était pas limitée par le début du déferlement mais par la stabilité du jet.
Le Dr McAllister a déclaré :"Cette étude a révélé les mécanismes fondamentaux par lesquels des ondes à propagation et à croisement très directionnels peuvent devenir beaucoup plus grandes que les autres ondes, accélérant vers le haut beaucoup plus rapidement que la gravité pendant une courte fraction de temps."
La nouvelle recherche à trois ordres de grandeur plus grande que les expériences précédentes révèle des implications importantes pour la sécurité maritime. Comme l'explique le professeur Ton van den Bremer, sciences de l'ingénieur, Université d'Oxford et Université de technologie de Delft, « l'onde de pointe est un exemple idéalisé d'un type de comportement qui rend les mers dites croisées, où les systèmes de vagues se déplacent dans différentes directions, donc dangereux pour la navigation et les structures offshore."
La compréhension de la dynamique de l'onde de pointe pourrait à terme conduire à des avancées en matière de sécurité maritime sur la base de données améliorées sur les limites de hauteur des vagues et le comportement de déferlement dans des conditions extrêmes.
L'étude entreprise en collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Édimbourg, de l'Université de Manchester, de l'Université Jiao Tong de Shanghai et de l'Université de technologie de Delft fait partie d'une enquête à grande échelle sur la traversée des mers pouvant produire des vagues tridimensionnelles extrêmes.
"Wave breaking and jet formation on axisymetric surface gravity waves," est publié dans le Journal of Fluid Mechanics . Les ingénieurs utilisent l'intelligence artificielle pour saisir la complexité des vagues déferlantes
