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Le système MIKE 21 et MIKE 3

De Wikhydro
Site internet du RFRC : Réseau Français de Recherche Côtière

MIKE est un système logiciel développé par le Danish Hydraulics Institute (DHI), et reposant sur un maillage structuré (grille rectangulaire ou curviligne) ou, pour certains modules, sur un maillage non structuré.

La houle

Le système logiciel MIKE 21 comprend différents modules de houle, dont certains, basés sur le concept d’action d’onde, visent plutôt les études d’approche de la houle sur des domaines assez vastes, et d’autres, basés sur le concept de quantité de mouvement, sont plutôt destinés aux études d’agitation dans des domaines plus restreints. Deux modules correspondent à la première catégorie : MIKE NSW et MIKE SW. Tous 2 traitent la réfraction de la houle et le shoaling, la génération par le vent, la dissipation par le frottement et le déferlement, et l’interaction houle-courant. Par contre le premier s’appuie sur une grille rectiligne, alors que le second s’appuie sur un maillage non structuré – type éléments finis, et de plus considère la dissipation par moutonnement et les interactions non linéaires entre les différentes composantes de la houle. Le modèle MIKE EMS est davantage adapté à la zone côtière : il résout l’équation de Berkhoff, ou « Mild Slope Equation » sous l’hypothèse de pente modérée de la bathymétrie, et prend en compte la réfraction, le shoaling, la diffraction, la dissipation d’énergie par frottement et déferlement, la réflexion partielle et la transmission au travers d’ouvrage, dans des conditions de houle monochromatique et monodirectionnelle. Il est bien adapté à l’étude de l’agitation portuaire et des problèmes de seiches. Le modèle MIKE PMS résout une version simplifiée de l’équation de Berkhoff, en utilisant une approximation parabolique. De ce fait, il ne tient pas compte de la diffraction de la houle dans le sens de propagation, ni de la réflexion vers la houle incidente. Par contre, l’effet de houle aléatoire et multidirectionnelle est considéré au travers de la superposition linéaire des résultats issus de calculs pour chaque fréquence et direction de houle composant le spectre. Le modèle MIKE BW, basé sur les équations de Boussinesq, est plus particulièrement destiné aux études précises d’agitation portuaire ; il prend en compte les effets combinés de tous les importants phénomènes pertinents dans les ports, y compris les aspects non linéaires de propagation et d’interaction vague-vague.

Le courant

Le modèle MIKE 21 HD résout les équations bidimensionnelles classiques de Saint-Venant, sur maillage structuré ou non structuré, en tenant compte du frottement sur le fond, de l’effet des événements météorologiques (vent et gradient de pression atmosphérique), de la force de Coriolis, de différentes modélisations de la turbulence de l’écoulement et de la variation de géométrie du domaine au cours du temps (zones couvrantes et découvrantes au cours de la marée). Il permet également de calculer les courants littoraux en prenant en compte les contraintes de radiation dues à la houle dans la zone de déferlement. Le modèle MIKE 3 HD est destiné à la simulation tridimensionnelle des écoulements ; ses fonctionnalités sont sensiblement équivalentes à celles de la version 3D de Delft3D, si ce n’est qu’il peut également s’appuyer sur un maillage non structuré.

Le transport de sédiments et la morphodynamique

Le modèle MIKE 21 ST évalue le transport de sédiments non cohésifs sous l’action d’un courant seul ou sous l’action combinée de la houle et du courant, et en déduit les évolutions bathymétriques initiales. Deux approches du transport solide en houle et courant sont disponibles : l’une reposant sur la formulation stationnaire empirique de Bijker, et l’autre sur la combinaison d’une formulation empirique du charriage et d’une véritable modélisation verticale instantanée (à l’échelle de la période de la houle) du transport en suspension, par le biais du module 1DV STP. Avec cette dernière approche, MIKE 21 bénéficie du module de transport le plus sophistiqué. Le modèle MIKE 21 CAMS est destiné à la simulation des évolutions morphologiques à moyen terme, en incluant un réel couplage entre hydrodynamique et évolution morphologique, par la prise en compte de l’action en retour de ces évolutions sur la dynamique de la houle et des courants. Il s’appuie exclusivement sur un maillage structuré, contrairement à MIKE 21 ST.

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