The intrinsic flexibility of unstructured meshes is compelling for numerical
ocean modeling. Complex topographic features, such as coastlines, islands
and narrow straits, can faithfully be represented by locally increasing the mesh
resolution and because there is no constraint on the mesh topology. In that respect,
the finite element method is particularly promising. Not only does it allow for naturally
handling unstructured meshes but it also offers additional flexibility in
the choice of interpolation and is sustained by a rich and rigorous mathematical
framework. This doctoral research was carried out under the auspices of the SLIM
(Second-generation Louvain-la-Neuve Ice-ocean Model) project, the objective of which is
to develop an ocean general circulation model using the finite element method.
This PhD dissertation deals with one-, two- and three-dimensional finite element ocean
modeling. We chiefly focus on the accurate representation of some selected oceanic processes
and we devote much effort toward using a consistent finite element method to solve
the underlying equations. We first concentrate on the finite element solution to a
one-dimensional benchmark for the propagation of Poincaré waves with particular emphasis
on the discontinuous Galerkin method and a physical justification for computing the
numerical fluxes. We then compare three finite element formulations
(vorticity - streamfunction, velocity - pressure and free-surface) for the solution
to geophysical fluid flow instabilities problems. The prominent -- and remaining -- part of this work
deals with three-dimensional ocean modeling on moving meshes. It covers the selection
of the right elements for
the vertical velocity and tracers through achieving strict tracer conservation
and local consistency between the elevation, continuity and tracer equations.
The ensuing three-dimensional model is successfully validated against a realistic tidal
flow around a shallow-water island. New physical insights are proposed as to the physical
processes encountered in such flows.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:ucl.ac.be:ETDUCL:BelnUcetd-03192007-143839 |
| Date | 23 March 2007 |
| Creators | White, Laurent |
| Publisher | Universite catholique de Louvain |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://edoc.bib.ucl.ac.be:81/ETD-db/collection/available/BelnUcetd-03192007-143839/ |
| Rights | unrestricted, J'accepte que le texte de la thèse (ci-après l'oeuvre), sous réserve des parties couvertes par la confidentialité, soit publié dans le recueil électronique des thèses UCL. A cette fin, je donne licence à l'UCL : - le droit de fixer et de reproduire l'oeuvre sur support électronique : logiciel ETD/db - le droit de communiquer l'oeuvre au public Cette licence, gratuite et non exclusive, est valable pour toute la durée de la propriété littéraire et artistique, y compris ses éventuelles prolongations, et pour le monde entier. Je conserve tous les autres droits pour la reproduction et la communication de la thèse, ainsi que le droit de l'utiliser dans de futurs travaux. Je certifie avoir obtenu, conformément à la législation sur le droit d'auteur et aux exigences du droit à l'image, toutes les autorisations nécessaires à la reproduction dans ma thèse d'images, de textes, et/ou de toute oeuvre protégés par le droit d'auteur, et avoir obtenu les autorisations nécessaires à leur communication à des tiers. Au cas où un tiers est titulaire d'un droit de propriété intellectuelle sur tout ou partie de ma thèse, je certifie avoir obtenu son autorisation écrite pour l'exercice des droits mentionnés ci-dessus. |
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