Modélisation mathématique de l'hydrodynamique à surface libre et du transport en suspension de sédiments non cohésifs PDF Download
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Author: Sylvain Ouillon
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Languages : fr
Pages : 644
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Book Description
L'ASSOCIATION DES TECHNIQUES DE TRAITEMENTS D'IMAGES SPATIALES ET DES MODELES MATHEMATIQUES POUR ETUDIER LES TRANSFERTS DE MATIERES EN SUSPENSION (MES) EN ZONE AQUATIQUE DE SURFACE A ECHELLE LOCALE EST RECENTE. SUR LA BASE D'UNE COLLABORATION AVEC LE CESR DE TOULOUSE, LE TRAVAIL CONCERNE LE DEVELOPPEMENT ET LA MISE EN UVRE NUMERIQUE DE MODELES MATHEMATIQUES D'HYDRODYNAMIQUE A SURFACE LIBRE ET DE TRANSPORT DE MES. UNE REVUE DES MODELES MATHEMATIQUES CONCERNES A UNE, DEUX ET TROIS DIMENSIONS SPATIALES EST CONSIGNEE, SUIVIE DE LEUR MISE EN UVRE NUMERIQUE, A PARTIR DES CODES MEFAME, AUX ELEMENTS FINIS (MODELES 1D ET 2DH) ET PHOENICS, AUX VOLUMES FINIS (MODELES 2DV ET 3D). L'APPLICATION DES MODELES 2DH ET 1D SUR LE SITE DE L'EMBOUCHURE DU FLEUVE GAMBIE FOURNIT LES CHAMPS DE VITESSES ET DE CONCENTRATION, QUI SONT ANALYSES EN REGARD DES CHAMPS DE CONCENTRATIONS SUPERFICIELLES EN MES ISSUES DES TRAITEMENTS, EFFECTUES AU CESR, D'IMAGES SPOT. UNE ATTENTION PARTICULIERE EST PORTEE AU DEVELOPPEMENT DE DEUX MODULES NUMERIQUES ORIGINAUX DANS LE CODE 3D, CONCERNANT, POUR L'UN, LA PRISE EN COMPTE DE LA SURFACE LIBRE ET LE CALCUL SEMI-IMPLICITE DE SON EVOLUTION TEMPORELLE DANS UN MAILLAGE FIXE, POUR L'AUTRE, LE TRANSFERT 3D DE MES. LES CAS TESTS 3D PRESENTES ET ANALYSES CONCERNENT L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN EPI ET LE TRANSFERT DE MES EN CANAL
Author: Sylvain Ouillon
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Pages : 644
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L'ASSOCIATION DES TECHNIQUES DE TRAITEMENTS D'IMAGES SPATIALES ET DES MODELES MATHEMATIQUES POUR ETUDIER LES TRANSFERTS DE MATIERES EN SUSPENSION (MES) EN ZONE AQUATIQUE DE SURFACE A ECHELLE LOCALE EST RECENTE. SUR LA BASE D'UNE COLLABORATION AVEC LE CESR DE TOULOUSE, LE TRAVAIL CONCERNE LE DEVELOPPEMENT ET LA MISE EN UVRE NUMERIQUE DE MODELES MATHEMATIQUES D'HYDRODYNAMIQUE A SURFACE LIBRE ET DE TRANSPORT DE MES. UNE REVUE DES MODELES MATHEMATIQUES CONCERNES A UNE, DEUX ET TROIS DIMENSIONS SPATIALES EST CONSIGNEE, SUIVIE DE LEUR MISE EN UVRE NUMERIQUE, A PARTIR DES CODES MEFAME, AUX ELEMENTS FINIS (MODELES 1D ET 2DH) ET PHOENICS, AUX VOLUMES FINIS (MODELES 2DV ET 3D). L'APPLICATION DES MODELES 2DH ET 1D SUR LE SITE DE L'EMBOUCHURE DU FLEUVE GAMBIE FOURNIT LES CHAMPS DE VITESSES ET DE CONCENTRATION, QUI SONT ANALYSES EN REGARD DES CHAMPS DE CONCENTRATIONS SUPERFICIELLES EN MES ISSUES DES TRAITEMENTS, EFFECTUES AU CESR, D'IMAGES SPOT. UNE ATTENTION PARTICULIERE EST PORTEE AU DEVELOPPEMENT DE DEUX MODULES NUMERIQUES ORIGINAUX DANS LE CODE 3D, CONCERNANT, POUR L'UN, LA PRISE EN COMPTE DE LA SURFACE LIBRE ET LE CALCUL SEMI-IMPLICITE DE SON EVOLUTION TEMPORELLE DANS UN MAILLAGE FIXE, POUR L'AUTRE, LE TRANSFERT 3D DE MES. LES CAS TESTS 3D PRESENTES ET ANALYSES CONCERNENT L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN EPI ET LE TRANSFERT DE MES EN CANAL
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Category : Aeronautics
Languages : en
Pages : 568
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Author: C. A. Brebbia
Publisher: WIT Press (UK)
ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 768
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Author: Saida Sari
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Category :
Languages : fr
Pages :
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L'objectif de ce travail est de fournir un outil de simulation efficace pour les problèmes d'écoulements à surface libre avec transport de sédiments et variation de densité. Des modèles mathématiques et des méthodes numériques répondant à cet objectif sont ainsi dérivés, analysés, puis implémentés. Dans une première partie, nous traitons des problèmes de transport de sédiments en eaux peu profondes à l'aide d'un solveur de Riemann non homogène (SRNH). Dans le cas monodimensionnel, nous avons utilisé une technique de limitation de flux et dans le cas bidimensionnel, le schéma est utilisé sur des maillages non structurés. Affin d'assurer la C-propriété du schéma numérique tout en gardant la précision en espace, nous utilisons une méthode dédiée pour le traitement de la bathymétrie. L'algorithme obtenu préserve numériquement la positivité de la hauteur d'eau et un principe de maximum sur la concentration du sédiment. Les résultats obtenus démontrent la grande précision du schéma et la capacité de cette méthode à simuler la dynamique des sédiments en suspension et de leur transport par l'écoulement. Le traitement des phénomènes de transport de sédiments inclut en particulier la résolution d'une équation d'évolution de la bathymétrie basée sur la vitesse d'écoulement au fond. Le modèle standard monocouche de Saint Venant n'est pas toujours suffisant pour rendre compte correctement de cette vitesse. De même que ce modèle ne peut simuler des problèmes classiques de recirculation. Nous optons donc, dans un deuxième temps, pour l'utilisation de modèles multicouches ou stratifiés. Pour des raisons spécifiques (problème d'hyperbolicité, grande taille du système...), on ne peut avoir recours aux schémas basés sur les solveurs de Riemann. Nous avons donc développé un schéma hybride caractéristique-volumes finis (FVC). Des comparaisons analytiques ou numériques des équations de Navier-Stokes démontrent la pertinence à la fois du modèle multicouche et du schéma FVC, puisque nous avons obtenus des solutions comparables pour des temps de calculs très réduits. Dans un troisième temps, nous présentons une extension bidimensionnelle du schéma FVC sur maillages structurés. Ce travail est en cours de généralisation pour des maillages plus généraux. Une partie des codes implémentés a pu être intégrée à une plateforme orientée objet (ADAPT) en cours de développement au LAGA pour la simulation numérique adaptative de phénomènes de propagation de fronts.
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Category : Science
Languages : en
Pages : 636
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Author: Cigb Icold
Publisher: CRC Press
ISBN: 1000383512
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 334
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As reservoir sedimentation has proven to be a serious problem in South Africa, research in this field has been ongoing for more than 70 years. This publication emanates from extensive research which has been undertaken over the past 30 years with the support of the South African Department of Water and Sanitation as well as the South African Water Research Commission. A great deal of information has fortunately also been obtained from China. Given the universal nature of hydraulic formulae it is not surprising, yet gratifying, that Chinese and South African data generally conform to the same mathematical relationships. This indicates that these relationships should be applicable in other countries as well. Much of the information contained here has been condensed from a more comprehensive publication. This ICOLD Bulletin follows on Bulletin 115 “Dealing with reservoir sedimentation”, which gave guidelines for management of reservoirs to limit sedimentation. The guidelines on mathematical modelling of sediment transport dynamics in reservoirs in this document can be used during the planning and design of new dams, as well as for the management of existing dams. Comme la sédimentation dans les réservoirs s'est avérée être un problème sérieux en Afrique du Sud, la recherche dans ce domaine est en cours depuis plus de 70 ans. Cette publication émane de la recherche étendue qui a été menée au cours des 30 dernières années avec l'appui du ministère sud-africain de l’eau et de l’assainissement, ainsi que de la commission sud-africaine de recherche sur l'eau. Un grand nombre d'informations ont également été obtenues de la part de la Chine. Étant donné le caractère universel de formules hydrauliques, il n'est pas surprenant, mais très gratifiant, que les données chinoises et sud-africaines se conforment généralement aux mêmes relations mathématiques. Ceci indique que ces relations devraient être applicables dans d'autres pays également. Une grande partie de l'information contenue ici a été condensée à partir d'une publication plus complète. Ce bulletin CIGB fait suite au bulletin 115 "Traité sur la sédimentation dans les réservoirs", qui a donné des directives pour la gestion des réservoirs en vue de limiter la sédimentation. Les directives sur la modélisation mathématique de la dynamique de transport des sédiments dans les réservoirs de ce présent document peuvent être utilisées lors de la planification et la conception de nouveaux barrages et pour la gestion des barrages existants.
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Category : Government publications
Languages : en
Pages : 1148
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Author: GILLES.. PERRIER
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 362
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L'OBJET DE CE TRAVAIL EST LA MODELISATION NUMERIQUE DES PROCESSUS HYDRO-SEDIMENTAIRES EN PRESENCE DE HOULE ET DE COURANT AU DESSUS DE FOND RIDES. LES CARACTERISTIQUES HYDRODYNAMIQUES DE LA COUCHE LIMITE TURBULENTE OSCILLATOIRE GENEREE PAR LA HOULE SONT TOUT D'ABORD ANALYSEES A L'AIDE DE TROIS MODELES BIDIMENSIONNELS ET LES RESULTATS DES SIMULATIONS SONT COMPARES AVEC DES DONNEES EXPERIMENTALES. LE PREMIER MODELE REPOSE SUR UNE FORMULATION LAGRANGIENNE DE TYPE VORTEX DISCRETS, TANDIS QUE LES DEUX AUTRES UTILISENT UNE FERMETURE TURBULENTE ET UNE DISCRETISATION EN ELEMENTS FINIS. LE MODELE LAGRANGIEN ET LE MODELE DE TURBULENCE AU SECOND ORDRE DE TYPE TENSIONS DE REYNOLDS PERMETTENT DE BIEN REPRODUIRE LES STRUCTURES COHERENTES QUI SE DEVELOPPENT A L'AVAL DES CRETES ET SONT EJECTEES PERIODIQUEMENT AU DESSUS DES RIDES. AU CONTRAIRE, LA FERMETURE TURBULENTE AU PREMIER ORDRE DE TYPE K-EPSILON APPARAIT NETTEMENT INFERIEURE POUR PREDIRE L'ECOULEMENT. LA MODELISATION HYDRO-SEDIMENTAIRE EST ENSUITE ENTREPRISE DANS UN CADRE LAGRANGIEN: LE MODELE DE VORTEX DISCRETS EST UTILISE POUR CALCULER LE TRANSPORT PAR CHARRIAGE LE LONG DE LA RIDE ET LES TRAJECTOIRES DES PARTICULES EN SUSPENSION. CES PARTICULES SONT GENEREES A LA SURFACE DE LA RIDE POUR TRADUIRE L'ACTION LOCALE DE LA TURBULENCE ET L'ENTRAINEMENT DU SEDIMENT CHARRIE AU NIVEAU DU POINT DE SEPARATION. TROIS CAS ILLUSTRANT DES CONFIGURATIONS DE BASE SONT ETUDIES: HOULE SYMETRIQUE, HOULE ASYMETRIQUE, INTERACTION D'UNE HOULE SYMETRIQUE ET D'UN COURANT PERMANENT. LE MODELE DONNE UNE DESCRIPTION REALISTE DES PROCESSUS FORTEMENT INSTATIONNAIRES ET CONVECTIFS REGISSANT LA DISTRIBUTION SPATIO-TEMPORELLE DU SEDIMENT ET PEUT AINSI PREDIRE LE TRANSPORT RESULTANT. LES SIMULATIONS ONT MIS EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE CERTAINS FACTEURS COMME LE RAPPORT DE L'AMPLITUDE DU MOUVEMENT ORBITAL A LA LONGUEUR DE RIDE OU LA DERIVE EULERIENNE SOUS UNE HOULE PROGRESSIVE
Author: Khouane Meftah
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Languages : fr
Pages : 0
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L'objectif de ce travail est le développement d'un modèle hydrosédimentaire tridimensionnel basé sur une approche dite h-s qui consiste en une approximation de type, éléments finis dans le plan horizontal (x, y), et analytique (série) selon z dont la nature peut être polynomiale, exponentielle, trigonométrique ou autre. Cette approche permet d'introduire directement les lois connaissant la physique du problème, elle donne un excellent traitement de la surface libre, en plus, le maillage est bidimensionnel. Dans le cas particulier d'une approximation constante selon z, le modèle se réduit à celui de Serre-Boussinesq si la pression est non hydrostatique, ou au modèle de Saint Venant si la pression est hydrostatique. Le modèle hydrodynamique contient un terme temporel, un terme de convection, un terme de diffusion, un terme de continuité, un terme de gravitation, un terme de pression non hydrostatique, un terme de frottement au fond et aux parois, un terme de Coriolis et un terme de vent. Le frottement sur les parois est introduit par une loi quadratique de type Chezy. Le frottement sur le fond est exprimé soit par une loi logarithmique, soit par une loi quadratique de type Chezy ou de type Manning. Le modèle de transport contient un terme temporel, un terme de convection, un terme de diffusion, un terme de sources internes et un terme de dépôt-érosion sur le fond. Le domaine est découpé par des éléments T3 pour la modélisation du transport, et par des éléments T6L vérifiant la condition de stabilité (L.B.B) pour la modélisation de l'hydrodynamique. Pour la discrétisation temporelle en hydrodynamique, nous avons utilisé un schéma implicite de type Euler qui s'adapte bien aux écoulements permanents et un schéma explicite de type Lax-Wendroff très efficace pour les écoulements non stationnaires (crue, onde solitaire...). Pour le transport, nous avons choisi deux schémas explicites. Le premier est celui de Lax-Wendroff (schéma centré), le second est celui de la distribution de la fluctuation (schéma décentré). Le modèle a été validé sur un ensemble de cas tests traditionnels bidimensionnels et tridimensionnels.
Author: KHOUANE.. MEFTAH
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Languages : fr
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Book Description
L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST LE DEVELOPPEMENT D'UN MODELE HYDROSEDIMENTAIRE TRIDIMENSIONNEL BASE SUR UNE APPROCHE DITE H-S QUI CONSISTE EN UNE APPROXIMATION DE TYPE, ELEMENTS FINIS DANS LE PLAN HORIZONTAL (X,Y), ET ANALYTIQUE (SERIE) SELON Z DONT LA NATURE PEUT ETRE POLYNOMIALE, EXPONENTIELLE, TRIGONOMETRIQUE OU AUTRE. CETTE APPROCHE PERMET D'INTRODUIRE DIRECTEMENT LES LOIS CONNAISSANT LA PHYSIQUE DU PROBLEME, ELLE DONNE UN EXCELLENT TRAITEMENT DE LA SURFACE LIBRE, EN PLUS, LE MAILLAGE EST BIDIMENSIONNEL. DANS LE CAS PARTICULIER D'UNE APPROXIMATION CONSTANTE SELON Z, LE MODELE SE REDUIT A CELUI DE SERRE-BOUSSINESQ SI LA PRESSION EST NON HYDROSTATIQUE, OU AU MODELE DE SAINT VENANT SI LA PRESSION EST HYDROSTATIQUE. LE MODELE HYDRODYNAMIQUE CONTIENT UN TERME TEMPOREL, UN TERME DE CONVECTION, UN TERME DE DIFFUSION, UN TERME DE CONTINUITE, UN TERME DE GRAVITATION, UN TERME DE PRESSION NON HYDROSTATIQUE, UN TERME DE FROTTEMENT AU FOND ET AUX PAROIS, UN TERME DE CORIOLIS ET UN TERME DE VENT. LE FROTTEMENT SUR LES PAROIS EST INTRODUIT PAR UNE LOI QUADRATIQUE DE TYPE CHEZY. LE FROTTEMENT SUR LE FOND EST EXPRIME SOIT PAR UNE LOI LOGARITHMIQUE, SOIT PAR UNE LOI QUADRATIQUE DE TYPE CHEZY OU DE TYPE MANNING. LE MODELE DE TRANSPORT CONTIENT UN TERME TEMPOREL, UN TERME DE CONVECTION, UN TERME DE DIFFUSION, UN TERME DE SOURCES INTERNES ET UN TERME DE DEPOT-EROSION SUR LE FOND. LE DOMAINE EST DECOUPE PAR DES ELEMENTS T3 POUR LA MODELISATION DU TRANSPORT, ET PAR DES ELEMENTS T6L VERIFIANT LA CONDITION DE STABILITE (L.B.B) POUR LA MODELISATION DE L'HYDRODYNAMIQUE. POUR LA DISCRETISATION TEMPORELLE EN HYDRODYNAMIQUE, NOUS AVONS UTILISE UN SCHEMA IMPLICITE DE TYPE EULER QUI S'ADAPTE BIEN AUX ECOULEMENTS PERMANENTS ET UN SCHEMA EXPLICITE DE TYPE LAX-WENDROFF TRES EFFICACE POUR LES ECOULEMENTS NON STATIONNAIRES (CRUE, ONDE SOLITAIRE). POUR LE TRANSPORT, NOUS AVONS CHOISI DEUX SCHEMAS EXPLICITES. LE PREMIER EST CELUI DE LAX-WENDROFF (SCHEMA CENTRE), LE SECOND EST CELUI DE LA DISTRIBUTION DE LA FLUCTUATION (SCHEMA DECENTRE). LE MODELE A ETE VALIDE SUR UN ENSEMBLE DE CAS TESTS TRADITIONNELS BIDIMENSIONNELS ET TRIDIMENSIONNELS.
