Dissertations / Theses: 'Canal à houle numérique'

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Bertelle, Cyrille. "Simulation numérique d'une houle de canal appliquée à un modèle simple de transport de sédiments." Le Havre, 1991. http://www.theses.fr/1991LEHA0005.

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Abstract:

Une méthode est présentée pour simuler numériquement un écoulement visqueux dans un canal à houle. Les équations de Navier-Stokes, sous une formulation vitesse-pression, sont résolues par un schéma de volumes finis. Un maillage structure et déformable est utilisé : il permet de suivre le déplacement de la surface libre. Une discrétisation du second ordre en espace et une résolution implicite du problème instationnaire sont utilisées. La validité de la méthode est testée par comparaison avec des valeurs expérimentales obtenues par vélocimétrie doppler laser en canal à houle. Un modelé simple de transport de particules, par les champs cinématiques de houle calculés, est ensuite mis en œuvre. Une étude qualitative des différentes forces prises en compte permet de faire apparaitre le rôle de la rotation des particules près du fond dans la remise en suspension des sédiments marins.

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Gaillard, Pierre. "Calcul numérique des ondes de gravité dans les zones littorales et les aménagements portuaires : [thèse soutenue sur un ensemble de travaux]." Grenoble 1, 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10079.

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Abstract:

Methodes de calcul sur ordinateur concernant la propagation de la houle, tenant compte des effets combines de refraction due aux fonds, de diffraction et reflexion dus aux ouvrages maritimes. Problemes de houles periodiques et irregulieres, et de houles regulieres (variation du niveau moyen de la mer et des courants), ainsi que de diffraction des ondes longues par des ouvrages offshore. Cas des seiches dans les ports et de houle irreguliere en canal en presence d'un ouvrage reflechissant. Comparaison avec essais en laboratoire et autres methodes theoriques

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Wang, Yunli. "Etude expérimentale et numérique des oscillations hydrodynamiques en milieux poreux partiellement saturés." Thesis, Toulouse, INPT, 2010. http://www.theses.fr/2010INPT0127/document.

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Abstract:

Cette thèse vise à étudier expérimentalement, analytiquement et numériquement, les conséquences de variations et d'oscillations hydrodynamiques à forte variabilité temporelle en milieux poreux partiellement saturés. Les problèmes que nous étudions comportent des surfaces libres tant à l'extérieur qu'à l'intérieur des milieux poreux, celles-ci étant définies comme des isosurfaces de pression d'eau égale à la pression atmosphérique (Pwater = Patm). Les différentes études expérimentales réalisées en laboratoire sont, respectivement : une expérience d'imbibition dans une boite à sable avec effets capillaires importants; la transmission d'oscillations de la surface libre à travers un massif sableux intercalaire dans un petit canal à houle (IMFT, Toulouse); l'étude de la dynamique et de la propagation des oscillations des niveaux d'eau dans un grand canal à houle (HYDRALAB, Barcelone), partiellement recouvert d'un fond sableux incliné, avec mesures de niveaux d'eau en pleine eau et sous le sable, et mesures du fond sableux (érosion/dépôts). Pour les études théoriques, nous avons développés des solutions analytiques linéarisées. Un exemple de problème traité analytiquement est: l'équation linéarisée de Dupuit-Boussinesq (D-B) transitoire à surface libre, en hypothèse d'écoulements plans et vidange/remplissage instantané : oscillations forcées, transmission et dissipation d'ondes à travers une boite à sable rectangulaire. Nous avons aussi développé une solution de l'équation faiblement non linéaire de Dupuit- Boussinesq (D-B) pour étudier le problème d'imbibition avec variation abrupte du niveau d'eau amont (suivi temporel du front de saturation). Nous avons pu étudier les différents types de problèmes transitoires liés aux expériences citées plus haut par simulation numérique. En particulier, nous avons simulé des écoulements partiellement saturés et insaturés, en coupe verticale, à l'aide d'un code de calcul (BIGFLOW 3D) qui résoud l'équation de Richards généralisée en régime transitoire. Nous avons ainsi étudié numériquement en régime non saturé, l'expérience d'imbibition dans un sable initialement sec à frontières verticales (IMFT sandbox), puis l'expérience de propagation d'ondes dans le grand canal à houle de Barcelone (laboratoire HYDRALAB) comportant une plage de sable inclinée, avec un couplage complètement intégré entre les zones micro-poreuse (sable) et “macro-poreuse” (pleine eau). Pour analyser les résultats de cette dernière expérience et les comparer aux simulations, nous avons utilisé plusieurs méthodes de traitement et d'analyse des signaux : analyse de Fourier (spectres de fréquences) ; ondelettes discrètes multi-résolution (Daubechies) ; analyses corrélatoires simple et croisée. Ces méthodes sont combinées avec des méthodes de préfiltrage pour estimer dérives et résidus (moyennes mobiles ; ondelettes multi-résolution). Cette analyse des signaux a permis de comprendre et quantifier la propagation à travers une plage de sable. Au total, les différentes approches de modélisation mis en oeuvre, associé à des procédures de calage en situation de couplage transitoire non linéaire ont permis de reproduire globalement les phénomènes de propagation de teneur en eau et de niveau d'eau dans les différentes configurations étudiées
This thesis aims at investigating experimentally, analytically and numerically, the consequences of hydrodynamic variations and oscillations with high temporal variability in partially saturated porous media. The problems investigated in this work involve “free surfaces” both outside and inside the porous media, the free surface being defined as the “atmospheric” water pressure isosurface (Pwater = Patm). The laboratory experiments studied in this work are, respectively: Lateral imbibition in a dry sand box with significant capillary effects; Transmission of oscillations of the free surface through a vertical sand box placed in a small wave canal (IMFT, Toulouse); Dynamics of free surface oscillations and wave propagation in a large wave canal (HYDRALAB, Barcelona), partially covered with sand, with measurements of both open water and groundwater levels, and of sand topography (erosion / deposition). For theoretical studies, we have developed linearized analytical solutions. Here is a sample problem that was treated analytically in this work: The linearized equation of Dupuit-Boussinesq (DB) for transient free surface flow, assuming horizontal flow and instantaneous wetting/drainage of the unsaturated zone: forced oscillations, wave transmission and dissipation through a rectangular sandbox. We also developed a weakly nonlinear solution of the Dupuit-Boussinesq equation to study the sudden imbibition (temporal monitoring of the wetting front). We have studied the different types of transient flow problems related to the experiments cited above by numerical simulation. In particular, we have simulated unsaturated or partially saturated transient flows in vertical cross-section, using a computer code (BIGFLOW 3D) which solves a generalized version of Richards’ equation. Thus, using the Richards / BIGFLOW 3D model, we have studied numerically the experiment of unsaturated imbibition in a dry sand (IMFT sandbox), and then, with the same model, we have also studied the partially saturated wave propagation experiment in the large Barcelona wave canal (HYDRALAB laboratory), focusing on the sloping sandy beach, with coupling between the micro-porous zone (sand) and the “macro-porous” zone (open water). To interpret the results of the latter experiment and compare them to simulations, we use several methods of signal analyzis and signal processing, such as: Fourier analysis, discrete multi-resolution wavelets (Daubechies), auto and cross-correlation functions. These methods are combined with pre-filtering methods to estimate trends and residuals (moving averages; discrete wavelet analyses). This signal analyzis has allowed us to interpret and quantify water propagation phenomena through a sandy beach. To sum up, different modeling approaches, combined with model calibration procedures, were applied to transient nonlinear coupled flow problems. These approaches have allowed us to reproduce globally the water content distributions and water level propagation in the different configurations studied in this work

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Tran, Thu Tam. "Modélisation numérique de l'interaction houle-courant-sédiment." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10210.

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Abstract:

Le frottement exerce par l'ecoulement sur un fond plat lisse est calcule a l'aide d'un modele de fermeture turbulente de type k-l en 1dv. Les resultats generalises sous une forme parametrique permettent de calculer rapidement les frottements maximum et moyen pour toutes les combinaisons d'un courant et d'une houle colineaires ou obliques. La distribution verticale et la variation temporelle de sediment en suspension sur un fond rugueux sont examinees par une autre version de ce meme modele. Les comparaisons intensives avec les experiences montrent les limites et les applications possibles de ce type de modele dans le genie cotier. La couche limite oscillatoire sur les fonds de rides est etudiee a l'aide d'une version 2dv du modele k-l et d'un modele de type vortex discret. La generation, le developpement et l'ejection des vortex autour des rides sont clairement reproduits par les modeles

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Quentin, Françoise. "Contrôle du mouvement de la houle dans un canal." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD547.

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Abstract:

Le travail a pour thème général l'étude des bassins à houle. Dans un bassin de carène de type canal, on se propose d'étudier les commandes en boucle ouverte des batteurs de manière à générer une houle donnée : onde plane ou superposition d'ondes planes. Le modèle représentatif de la propagation de la houle dans le bassin est un système d'équations aux dérivées partielles, équations linéarisées de l'hydrodynamique. Nous avons envisagé deux méthodes de résolution numérique des équations. La première technique est basée sur la méthode des éléments finis en espace et un schéma d'intégration de Newmark en temps. Etant donné que le nombre d'inconnues croît avec la taille du bassin, cette technique est rapidement devenue trop coûteuse en temps calcul et a dû être abandonnée. Par contre, la méthode de décomposition spectrale de l'opérateur stationnaire du problème donne des formules explicites et, par suite, demande un faible coût calcul. C'est pour cette raison que tous les essais ultérieurs ont été pratiqués selon cette seconde méthode. Nous avons tout d'abord appliqué cette technique au calcul du mouvement de la houle dans le bassin. Ensuite, le problème de contrôle a été abordé sous différents aspects. Nous avons effectué la création et l'entretien de la houle par des techniques d'optimisation, avec un ou deux batteurs contrôlables. Enfin, les effets liés au second ordre ont également été étudiés. Enfin, les problèmes de contrôlabilité exacte sont abordés en utilisant les techniques développées par J. L. Lions dans le cadre de la méthode HUM.

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Cointe, Raymond. "Quelques aspects de la simulation numerique d'un canal a houle." Marne-la-vallée, ENPC, 1989. http://www.theses.fr/1989ENPCA003.

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Abstract:

Developpement d'une methode numerique (sindbad) pour l'etude des deformees de surface libre et des efforst exerces par le fluide sur une structure immergee (navire, plateforme, digue), et eventuellement des mouvements de cette structure. La methode permet de resoudre le probleme non lineaire exact de l'ecoulement potentiel plan, avec une simulation temporelle similaire a un essai en bassin

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Carmigniani, Rémi. "Canal redresseur de vagues." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1049/document.

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Abstract:

Comment générer des courants à partir des vagues ? En s'inspirant de la nature et particulièrement des pompes à impédance, deux systèmes permettant de pomper avec des vagues sont étudiés : la pompe à résonance et les vagues au dessus d'une plaque submergée. Dans cette étude, l'origine de l'écoulement est reliée au terme de transport de masse des vagues dans la couche de surface. Il correspond à la quantité de masse déplacée par les vagues entre la crête et le creux au cours d'une période. Ce terme peut-être amplifié par des changements de bathymétrie et par résonance. Cela permet de créer des zones d'aspiration et donc de générer un courant. Le problème est modélisé par une simple description linéaire potentielle. Un modèle avec dissipation est aussi présenté afin de prendre en compte les effets de dissipation dus au déferlement et au frottement visqueux. Le modèle est comparé à des expériences et des simulations. Il permet de prédire les fréquences intéressantes et la dynamique globale. Ceci permet de comprendre l'origine d'un phénomène de pompage par vague, mais aussi de dimensionner le système à partir d'une théorie simple
How to generate currents from water waves? Inspired by nature original way of pumping in the embryonic heart, two wave pumps are studied in the present thesis: the resonance wave pump directly inspired by the Liebau's pump and the waves above a submerged plate pump. The origin of the observed circulation is linked to the wave mass transport term: it corresponds to the amount of mass advected by the waves in the surface layer. The latter is the domain between the crest and the trough of the waves and is a part of the flow that is not always submerged. It is possible to amplify this surface term by resonance and by varying the bathymetry. The latter enables to generate local suction toward the surface layer and leads to mean circulation. The problem is described using a simple potential theory and a dissipative model is proposed to take into account wave dissipation due to friction and wave breaking. The simplified model is compared to experiments and simulations in both cases. It provides a simple framework to predict the pumps behavior: the interesting frequency range and the strength of the flow. It is also a tool for the design of real life applications

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Robert, Marie. "Modélisation numérique du comportement hydroélastique des navires sur houle non linéaire." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0047.

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Abstract:

Avec l’accroissement de la taille des navires marchands de type porte-conteneurs, les interactions entre la réponse de tenue à la mer classique et la réponse structurelle sont de plus en plus présentes. Les fréquences propres de réponse structurelle de la poutre navire se rapprochent des fréquences de houle océaniques. La modélisation des interactions houlestructure devient un enjeu clé dans les étapes de design par les architectes et de validation par les sociétés de classification. Dans ce contexte, on se propose de développer un nouvel outil d’interaction fluide-structure associant une modélisation RANSE de l’écoulement en différences finies sous ICARE-SWENSE, code développé conjointement par le LHEEA et la société HydrOcéan, et un modèle de poutre analytique, le tout dans le cadre d’une approche modale. Grâce à l’emploi d’une formulation simple pour le traitement de la structure, l’outil de couplage hydroélastique sur houle hérite des propriétés de tolérance aux grands pas de temps d’ICARE-SWENSE, tout en prenant en compte les effets hydrodynamiques non linéaires. Les résultats présentés sur des cas de barge en diffraction et en radiation suivant les modes de déformation élastique permettent de valider les premières étapes de la mise en place du couplage. Une attention particulière est portée sur les seuils d’apparition des non linéarités de l’écoulement et leur impact sur la réponse structurelle. Une première implémentation est proposée pour la résolution du modèle libre des modes élastiques. Des études paramétriques de résistance ajoutée sur houle régulière et bichromatique viennent compléter les travaux dans la perspective de futurs calculs sur houle irrégulière
The increase of large ships dimensions shifts their structural natural frequencies towards common wave frequencies, inducing more interactions between the classic seakeeping response and the structural response. Accurate modeling of wavestructure interactions becomes a key issue for architects and classification societies during the design of a ship. In this respect, a new numerical tool for fluidstructure interaction is developed, combining a finite difference RANSE description of the fluid domain with ICARE-SWENSE and an analytic beam model, within a modal approach. Thanks to the use of a simple formulation for the structure part, the tool inherits ICARE-SWENSE tolerance properties with regard to large time steps, while still taking into account hydrodynamic nonlinear effects. Results presented for a flexible barge in diffraction and radiation according to flexible modes validate the first steps of the coupling procedure. Special consideration is given to hydrodynamic non linearities threshold and their impact on the structural response. A first implementation is shown for the resolution of the equation of motion for the elastic degrees of freedom. Parametric studies on ship resistance in both regular and bichromatic waves are included as a stepping stone towards future simulations of ship hydroelasticity in irregular waves

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Saleh, Salem Ala. "Modélisation physique en canal à houle de la morphodynamique des plages sableuses." Le Havre, 2011. http://www.theses.fr/2011LEHA0020.

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Abstract:

En fonction des conditions hydrodynamiques et sédimentologiques locales, différentes formes de profil de plage peuvent être observées à la surface de la Terre. Malgré de nombreuses études de terrain, en laboratoire et théorique nombreuses, les processus physiques qui régissent la morphodynamique de plage sont toujours mal connus. Ce travail porte sur la modélisation physique bien contrôlée de l'évolution morphologique des profils transversaux des plages sableuses, menée dans un canal de 10 m de long du LOMC. La plage est constituée d'un sable fin non cohésif, permettant de respecter les lois d'échelle et d'obtenir des plages expérimentales soumises à l’action de houle ou la combinaison houle-marée, en similitude avec des plages observées en nature. Pour un climat de houle donné, le concept de plage à l'équilibre morphologique est vérifié sur une large gamme (1,8 < omega < 5,0) de la classification de Masselink et Short (1993). Les profils bathymétriques de la plage dans les 3 directions ainsi que l’interaction surface-libre / profil de plage au voisinage de la zone de déferlement sont suivis avec une bonne résolution à l’aide deux méthodes optiques. Les positions des zones d’accrétion et d'érosion, et les volumes sédimentaires correspondants sont déduits de ces profils. La formation de barres sédimentaires d'avant-côte a été mise en évidence pour des climats de houle stationnaires. L'effet de la marée sur les profils plage a été abordé; Un lissage des profils a été observé. Une attention particulière a été portée sur le profil initial. Un profil initial sans barre peut induire une forte érosion de la partie supérieure de la plage et un décalage vers le large de la position de la barre. La migration des barres a été clairement établie lors des variations de cambrure de houle. L’émergence de profils à multibarres et l’importance de l’historique de la morphologie jusqu’au moment étudié ont été mises en évidence. L’étude de la répartition granulométrique le long de plage a été étudiée. Un tri en surface et en volume a été clairement mis en évidence. Les mécanismes du tri en volume sont directement liés à l’écoulement du fluide interstitiel dans la couche granulaire où les grains sont diversement mobilisés
Various forms of beach profile may be found on the earth surface according to the local hydrodynamic and sedimentologic conditions. Despite numerous field, laboratory and theoretical studies, the physical processes which govern beach morphodynamics are still not well understood. This study investigates the physical modeling well controlled of morphological changes of cross-shore sand beach profiles carried out in the LOMC flume of 10m long. The beach consists of non-cohesive fine, to respect the laws of scale and to obtain experimental beaches subject to wave action or wave-tide combination, in similarity to the beaches observed in nature. For a given wave climate, The concept of equilibrium beach profile is verified on a wide range (1,8 < omega < 5,0) of the Masselink and Short (1993)’s classification. The beach bathymetrics profiles in the three directions and the interaction free surface / beach profile near the surf zone are followed with good resolution using two optical methods. The positions of the accretion and erosion zones, and the corresponding sand volumes are deduced from these profiles. Sedimentary bar formation is clearly demonstrated for steady wave climates. The effect of tide on beach profiles was then considered; a smoothing of the profiles was observed. A particular attention to the initial profile has been drawn, can induce in the case of an initial profile without bar, a stronger erosion of the upper part of the beach and a bar position shifted in the offshore direction. The migration of the bar was clearly established at the variation of the wave steepness. The emergence of multiple-barred profiles and the importance of the wave climate history for beach profiles are exhibited. The study of distribution size particle along the beach has been studied. A segregation of grains in surface and volume has been clearly demonstrated. The segregation mechanisms depend on the pore fluid flowing in a granular layer where grains of different sizes move differently

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Guerber, Etienne. "Numerical modelling of nonlinear interactions of waves with submerged structures : applied to the simulation of wave energy converters." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00680537.

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Abstract:

This PhD is dedicated to the development of an advanced numerical model for simulating interactions between free surface waves of arbitrary steepness and rigid bodies in high amplitude motions. Based on potential theory, it solves the coupled dynamics of waves and structure with the implicit method by Van Daalen (1993), also named the acceleration potential method by Tanizawa (1995). The precision of this two-dimensional model is tested on a wide range of applications involving the forced motion or free motion of a submerged horizontal cylinder of circular cross-section : diffraction by a fixed cylinder, radiation by a cylinder in specified high amplitude motions, wave absorption by the Bristol cylinder. In each of these applications, numerical results are compared to experimental data or analytical solutions based on the linear wave theory, with a good agreement especially for small amplitude motions of the cylinder and small wave steepnesses. The irregular wave generation by a paddle and the possibility to add an extra circular cylinder are integrated in the model and illustrated on practical applications with simple wave energy converters. The model is finally extended to three dimensions, with preliminary results for a sphere in large amplitude heaving oscillations

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Monroy, Charles. "Simulation numérique de l'interaction houle-structure en fluide visqueux par décomposition fonctionnelle." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00600669.

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Abstract:

La décomposition fonctionnelle dans les équations de Navier-Stokes est un artifice mathématique tirant profit du fait que les échelles des phénomènes associés respectivement à la propagation de la houle et à l'évolution du champ diffracté (et radié) par un corps sont nettement distinctes. Les inconnues principales du problème sont divisées en une partie incidente représentant la propagation de la houle et une partie diffractée représentant la perturbation due à la présence du corps flottant ou immergé. Cette décomposition est alors introduite dans les équations de Navier-Stokes moyennées au sens de Reynolds. Les termes incidents sont obtenus explicitement par un modèle de houle incidente en théorie potentielle non-linéaire (plus précisément par une méthode spectrale) et les termes diffractés sont déterminés par la résolution des équations RANS ainsi modifiées. La génération de la houle incidente étant réalisée par un modèle en théorie potentielle, le temps de calcul associé est très faible, la qualité de la propagation est optimale et la gamme de houles envisageables est très importante. Cet avantage est combiné à une résolution globale de l'écoulement qui reste néanmoins sous l'hypothèse du fluide visqueux. Ce travail de thèse constitue une contribution au développement de la méthode SWENSE (Spectral Wave Explicit Navier-Stokes Equations) et propose plusieurs cas de validation en houle régulière aussi bien qu'en houle irrégulière. Les limitations de la méthode sous sa forme actuelle, en particulier la problématique liée à la gestion du déferlement, sont discutées et des réponses pour y faire face sont suggérées.

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Monroy, Charles. "Simulation numérique de l'intéraction houle-structure en fluide visqueux par décomposition fonctionnelle." Ecole centrale de Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010ECDN0033.

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Abstract:

La décomposition fonctionnelle dans les équations de Navier-Stokes est un artifice mathématique tirant profit du fait que les échelles des phénomènes associés respectivement à la propagation de la houle et à l'évolution du champ diffracté ( et radié) par un corps sont nettement disctinctes. Les inconnues principales du problèmes sont divisées en une partie incidente représentant la propagation de la houle et une partie diffractée représentant la perturbation due à la présence du corps flottant ou immergé. Cette décomposition est alors introduite dans les équations de Navier-Stokes moyennées au sens de Reynolds. Les termes incidents sont obtenus explicitement sur un modèle de houle incidente en théorie potentielle non-linéaire (plus précisément par une méthode spectrale) et les termes diffractés sont déterminés par la résolution des équations RANS ainsi modifiées. La génération de la houle incidente étant réalisée par un modèle en théorie potentielle, le temps de calcul associé est très faible, la qualité de propagation est optimale et la gamme de houles envisageables est très importante. Cet avantage est combiné à une résolution globale de l'écoulement qui reste néanmoins sous l'hypothèse de fluide visqueux. Ce travail de tehèse constitue une contribution au développement de la méthode SWENSE (Spectral Ware Explicit Navier-Stokes Equations) et propose plusieurs cas de validation en houle régulière aussi bien qu'en houle irrégulière. Les limitations de la méthode sous sa forme actuelle, en particulier la problématique liée à la gestion du déferlement, sont discutées et des réponses pour y faire face sont suggérées
Functional decomposition in the Navier-Stokes equations is a mathematical tool with takes advantage of the fact that the swell propagation and the evolution of the diffracted field from a body are two phenomena with different spatial scales. The principal unknowns of the problem are divided into an incident part representing the swell propagation and a diffracted part representing the perturbation due to the presence of the floating or submerged body. This decomposition is then introduced in the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. Potential flow theory (more precisely spectral methods) is used to compute the incident waves while viscous effects are taken into account by using a modified RANSE solver to obtain the diffracted field in the full domain. By using this approach it is possible to simulate various nonlinear incident waves in an efficient and accurate manner: regular wave trains, focused waves, irregular 2D or 3D sea states. The present work is a contribution to the developent of the SWENSE (Spectal Ware Explicit Navier-Stokes Equations) method and offers several validation cases in regular sea as well as in irregular sea. The limitations of the method in its current form are discussed, especially the over-breaking problem, and answers to them are provided

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Houari, Menouar. "Etude des conditions aux limites dans un modèle numérique d'agitation de houle." Marne-la-vallée, ENPC, 2002. http://www.theses.fr/2002ENPC0209.

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Abstract:

La thèse porte sur des conditions aux limites pour les modèles d'agitation de houle. La première partie de la thèse est consacrée à l'étude du problème extérieur. Il s'agit de formuler des conditions aux limites sur une frontière artificielle limitant un domaine infini. Des formulations intégrales ainsi que des conditions absorbantes sont développées et testées sur le cas d'un port schématique. Une solution analytique de référence est développée sur le cas d'un port circulaire. Les résultats obtenus montrent, que pour une bonne estimation des flux sur la frontière, les conditions absorbantes fournissent des résultats aussi bons que les formulations intégrales. Cette partie a débouché sur l'implémentation des modèles de conditions aux limites développées dans le code d'agitation de houle REFONDE. La deuxième partie de la thèse concerne l'étude des ouvrages réfléchissants. Un modèle horizontal à dissipation permettant de mieux prendre en compte les ouvrages réfléchissants est présenté. Le modèle part d'une formulation d'un bicouche composé d'une couche poreuse située sous une couche fluide. Le modèle consiste à résoudre l'équation de Forchheimer. Un modèle horizontal original est déduit en moyennant les précédentes équations de propagation sur la profondeur du domaine. A l'issue de cette étude, une mise en oeuvre numérique du modèle dans une méthode de résolution par éléments finis est détaillée. Le modèle est appliqué sur plusieurs cas tests. Les résultats approchent assez bien les résultats expérimentaux. Ces résultats montrent qu'il est tout à fait justifié de traiter le problème de la réflexion partielle de la houle par un modèle à dissipation. Les précédents résultats nous ont conduit à mener une étude approfondie pour identifier la correspondance entre les deux approches (par dissipation ou par coefficient de réflexion). Cette étude estime l'erreur pouvant provenir d'une formulation par coefficient de réflexion qui demande la connaissance de l'angle d'incidence de la houle et du coefficient de réflexion des ouvrages.

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Lebon, Benoît. "Etude 3D d’un tourbillon dans un champ de houle par holographie numérique." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMLH22/document.

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Abstract:

Cette thèse traite de l'application de l'holographie numérique dans l'axe à l'étude d'une dynamique tourbillonnaire dans un champ de houle. Lors du passage de la houle au dessus d'une structure immergée, des tourbillons se forment à ses extrémités. Ces tourbillons ont un impact fort sur la dynamique proche des structures et peuvent engendrer des problèmes d'affouillement ou de vieillissement prématuré. On s'intéresse donc à la dynamique tridimensionnelle de ces tourbillons qui sont rapidement l'objet de déformations menant à leur éclatement. Pour étudier ce mécanisme, le problème est modélisé par une géométrie simple, une plaque soumise à une houle monochromatique. Les expériences sont menées dans un canal à houle de 10 m de long et 30 cm de large. Pour mesurer la dynamique 3D on utilise une technique innovante, l'holographie numérique qui permet une mesure 3D3C au moyen d'une diode laser et d'une seule caméra. Ses principales limitations résident dans la dimension de la section du volume de mesure, qui est de l'ordre de la surface du capteur CCD, ainsi que du nombre de particules présentes dans le champ. Toutefois, l'holographie permet une résolution de l'ordre de la taille d'un pixel dans le plan du capteur CCD et de 3 à 5 fois le diamètre de la particule suivie dans la direction orthogonale au capteur. Ces mesures permettent de suivre individuellement plusieurs centaines de particules dans le champ et d'en mesurer les vitesses. Enfin des mesures complémentaires en stéréo-piv confirment les résultats obtenues par holographie et permettent l'étude du confinement du tourbillon sous l'action combinée de la surface libre et de la plaque
This thesis deals with the use of digital in-line holography to the study of a vortex dynamics under water waves. As waves propagate above an immersed structure, vortices are formed at its edges. Those vortices have a strong impact on the flow dynamics in the vicinity of structures and can cause scouring or damages. Thus we are interested in the three-dimensional dynamics of those vortices which are quickly distorted, leading to their breakup. To study this dynamics, the physical problem is modelled by a basic geometry, a thin plate is set under monochromatic waves. Experiments are conduct within a wave flume of dimensions 10 m long and 30 cm width. To measure the 3D flow the use of an innovative technique, the digital holography which allow a 3D3C measure with only one camera and a laser diode. Its main limitations are the size of the cross-section of the sample volume and the number of particles allowed in it. However, digital holography can localize particles with a pixel sized resolution within the plans parallel to the CCD sensor and a depth resolution in the order of 3 to 5 times the particles diameter. Those measurements enable to follow the path of each particle inside the sample volume. Finally, acquisition by stereo particle image velocimetry confirms the velocities measured by holography and are used to study the interaction between the vortex and the combined action of free surface and the plate

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Lebunetel-Levaslot, Julie. "Dynamique de formation des réseaux de rides de sable en canal à houle." Le Havre, 2008. http://www.theses.fr/2008LEHA0005.

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Abstract:

La dynamique sédimentaire en zone côtière est un problème complexe. Sous certaines conditions, des réseaux périodiques de petites dimensions se développent sur le fond. Ceux-ci résultent de l’interaction entre un écoulement oscillant et un milieu granulaire poreux. Ce manuscrit est consacré à la dynamique de formation des rides dans un canal à houle d'une longueur de 10m. Notre étude s’intéresse à la croissance des rides de sables monodisperse et bidisperse. L’objectif est de comprendre et de modéliser la formation des réseaux de rides. La morphodynamique de réseaux bidimensionnels et tridimensionnels est étudiée de façon statistique à travers les paramètres géométriques classiques : longueur d’onde, hauteur, cambrure ainsi que l'aire de la section de ride (entre deux creux successifs). Nous montrons que les vitesses de croissance des différents paramètres dominants du réseau diffèrent. Le réseau s’organise en deux principales étapes : au cours d’une première phase, l’organisation des rides est locale puis le réseau s’organise à l’échelle globale du canal. Deux essais sur les mélanges de grains sont menés avec des conditions initiales du lit très différentes. Nous mettons en évidence un ralentissement dans la prise de forme de la ride par rapport au cas monodisperse. Le tri en surface est observé plus rapidement que le tri en volume avec des temps de 3000 cycles à comparer à 150000 cycles entre les deux phénomènes. La présence d’une proportion de grains fins dans la couche superficielle de la ride plus importante que dans la couche mobilisée est mesurée. La couche mobilisée est caractérisée. Le tri en volume se présente sous la forme d’une fine couche de grains fins en contact avec la couche profonde statique et une couche supérieure plus épaisse constituée de grains plus gros. Les mécanismes de tri sont liés à l’écoulement du fluide interstitiel dans une couche granulaire où les grains sont diversement mobilisés
The dynamics of sediments in the coastal zone is a complex issue. Under certain excitation conditions, rhythmic patterns of small dimensions develop on the sea bed. They result from a strong interaction between the oscillating flow and the porous granular media. This thesis manuscript is devoted to the study of the morphodynamics of ripples in a 10m long wave-flume. The study deals with both monodisperse and bidisperse sands. This aims to understand and to model the ripple pattern formation. Two-dimensional and three-dimensional patterns are studied with statistical tools through the classical geometrical caracteristics of ripples : length, height and steepness. In addition, the section of the ripple is taken into account, calculated from the area between two successive troughs. The growth rates of the four ripple dominant geometric data differ. Two steps are identified in the pattern growth : the first one is a local growth stage of ripples and the second one consists in a reorganization of the pattern at the flume scale. Two tests have been carried out with binary mixtures with strongly different initial conditions. Compared to the monodisperse case, ripple section grow slower. The surface segregation of grains appears more rapidly than the volume segregation. The proportion of finer grains at the ripple surface is more important than in the mobilized layer. The mobilized layer is characterized. A thin layer of fine grains at the limit of the static deep layer is observed. Bigger grains are found at the top of this mobilized layer. The segregation mechanisms depend on the pore fluid flowing in a granular layer where grains of different sizes move differently

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Luquet, Romain. "Simulation numérique de l'écoulement visqueux autour d'un navire soumis à une houle quelconque." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2048.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce manuscrit est dédié au développement d’un outil numérique destiné à la simulation de l’écoulement visqueux autour de structures marines soumises à une houle quelconque. Ce type de simulations est difficilement accessible par les codes de calcul fondés sur la résolution des équations de Navier-Stokes et c’est pour surmonter cette incapacité qu’une nouvelle formulation nommée par la suite SWENSE (Spectral Wave Explicit Navier-Stokes Equations) est développée ici en modifiant le problème initial pour ne résoudre que le champ diffracté en fluide visqueux. Cela consiste à décomposer les inconnues principales du problème en la somme d'un terme incident et d'un terme diffracté. Les termes incidents étant connus explicitement par l’intermédiaire d’un modèle potentiel non-linéaire, les termes diffractés sont alors calculés grâce aux équations SWENSE. Deux modèles de champ incident sont mis en œuvre : la méthode de Rienecker et Fenton pour les houles régulières non-linéaires et la méthode HOS (High-Order Spectral) pour tous les autres cas de houles non-déferlantes. La méthode de décomposition du champ est validée par comparaison à des codes de calcul potentiels et Navier-Stokes ainsi qu’à des données expérimentales. Les applications portent sur des carènes de navire (DTMB, Série60, Wigley) et des structures offshores (colonne circulaire verticale, TLP) pour diverses conditions de houle incidente allant de la houle régulière au paquet de vagues focalisé. Les résultats obtenus montrent la capacité de la méthode de traiter, en hypothèse de fluide visqueux, les interactions avec des houles complexes, tout en diminuant sensiblement le temps de calcul
The present work is dedicated to the development of a numerical tool intended for the simulation of the viscous flow around marine structures in complex waves. This type of simulations is still difficult to reach by the numerical models based on the resolution of the Navier-Stokes equations and to overcome this incapacity, a new formulation named thereafter SWENSE (Spectral Wave Explicit Navier-Stokes Equations) is developed here by modifying the initial problem to solve only the diffracted field. That consists in splitting the variables of the problem into the sum of an incident term and a diffracted term. The incident terms being known explicitly via a non-linear potential model, the diffracted terms are then calculated thanks to the SWENS equations. Two models are implemented to obtain the incident field : the Rienecker and Fenton method for the non-linear regular waves and the HOS (High-Order Spectral) method for all the other cases of waves. This new approch is validated by comparison with other codes based on inviscid assumption or Navier-Stokes equations like with experimental data. The code is applied on ships (DTMB, Série60, Wigley) and offshore structures (vertical circular column, TLP) for various conditions of incident waves from regular waves to a focused wave packet. The results obtained show the ability of the method to simulate, in assumption of viscous fluid, the interaction with complex waves. Moreover, the CPU time is significantly decreased

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STASSEN, YVES. "Simulation numerique d'un canal a houle bidimensionnel au troisieme ordre d'approximation par une methode integrale." Nantes, 1999. http://www.theses.fr/1999NANT2024.

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Abstract:

Un modele numerique de canal a houle bidimensionnel est presente dans ce memoire. Il est base sur une methode integrale adaptee a la resolution du probleme aux limites formule en theorie potentielle au troisieme ordre d'approximation. Cette approche permet d'envisager la modelisation de phenomenes non lineaires observes en bassins. Certains d'entre eux, tels que les ondes libres a hautes frequences ou les modes propres a basses frequences, alterent la qualite de la houle generee. Le canal numerique est developpe en vue de modeliser au mieux ces phenomenes parasites. L'originalite du modele reside dans l'utilisation de polynomes de degre eleve pour l'interpolation des distributions de singularites sur le contour du domaine fluide. Il est alors possible d'assurer, en chaque noeud du maillage, la continuite des derivees du potentiel jusqu'a l'ordre de derivation souhaite. L'objectif de ces developpements est d'obtenir un calcul rigoureux des seconds membres des conditions aux limites aux ordres 2 puis 3, en particulier aux intersections parois-surface libre. Les simulations d'oscillations libres, en l'absence de parois mobiles, permettent de valider le calcul des derivees d'ordres eleves du potentiel. Par ailleurs, elle mettent en evidence le comportement seculaire de la solution d'ordre 3. Un developpement en echelles multiples des variables d'espace ou de temps est propose afin de resoudre cette difficulte. Les conditions de glissement sur le batteur sont donnees jusqu'au troisieme ordre pour une paroi rigide animee d'un mouvement combine de translation et de rotation. Les simulations numeriques d'essais en houle reguliere et irreguliere realises aux bassins de nantes et brest sont comparees aux mesures d'elevations de surface libre. La modelisation des phenomenes specifiques au second ordre, a hautes et basses frequences, est conforme aux resultats theoriques et aux observations experimentales. Comme le prevoit la theorie de stokes, la resolution numerique au troisieme ordre conduit egalement a une solution seculaire necessitant de mettre en oeuvre une methode d'echelles multiples.

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Guilcher, Pierre-Michel. "Contribution au développement d'une méthode SPH pour la simulation numérique des interactions houle-structure." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2065.

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Abstract:

Recent development in numerical methods together with the increase of computational power available have allowed the simulations of more and more complex flows. However interfacial flows remain a difficult task, especially when breaking, interface fragmentation or reconnection occurs. Smoothed Particle Hydrodynamics, being meshless and Lagrangian, allows to solve simply and elegantly such problems. A SPH based numerical method has been precedently developped in the Fluid Mechanics Laboratory, but its application to wave propagation problem shows weaknesses compared to other numerical methods. In this PhD the initial solver has been improved in order to solve correctly the wave propagation problem. A particular care was taken concerning the theoretical aspects of the method. In particular the introduction of an exact Riemann solver has noticeably increased the numerical stability. This tool allows to adjust automatically the stabilisation required. The use of renormalization together with a weak formulation of the problem help to solve the characteristic lack of consistancy of the SPH method. Extension to free surface flows has been proposed. The use of smoothing length tensor in place of the classical unidimensional smoothing length allows simulations with spatially variable mesh size. Comparaison of obtained results with both experimental results and theoretical results in a variety of test cases such as dam breaking, Riemann problem, deformation of a patch of fluid, wave propagation, shows good agreement, confirming the contribution of the new improvments. Moreover, a new hybrid scheme is presented for specific problems with wave propagation. This new hybrid method relies on the combination of spectral methods and the SPH solver. The wave propagation problem is first solved accuratly with a spectral method. Then the incident wave train is introduced in a consistant way into the SPH solver. First results seem to be encouraging, showing a significantly decrease in cpu time. Thanks to code organization, three dimensional viscous simulations are possible with minimum adaptation.

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Hamm, Luc. "Modélisation numérique bidimensionnelle de la propagation de la houle dans la zone de déferlement." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10147.

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Abstract:

Une discussion des methodes d'analyse temporelle et spectrale des fluctuations de la surface libre dans la zone de deferlement aboutit a une amelioration du reperage des vagues individuelles par des filtrages appropries du signal. Cette nouvelle methode est testee sur des mesures effectuees en bassin a houle directionnelle. Les equations hydrodynamiques moyennes integrees sur la verticale sont ensuite etablies. La separation des equations dynamiques de la houle et du courant, incluse dans ce developpement, est adoptee apres analyse critique des travaux les plus recents realisant leur couplage. Un etat de l'art de l'approche spectrale discrete appliquee a la propagation d'etats de mer en zone cotiere met en evidence les lacunes de la connaissance actuelle et justifie ainsi l'utilisation d'une approche spectrale parametrique. Deux modeles publies sont analyses et testes par comparaison avec des mesures obtenues en nature et en laboratoire. Cette critique conclut sur des recommandations pratiques d'utilisation. L'approche probabiliste plus precise bien que moins etudiee est ensuite detaillee. Les equations de fermeture necessaires sont proposees apres etablissement d'un etat de l'art complet concernant le developpement des non-linearites, les criteres de deferlement, la creation et l'evolution du rouleau de deferlement et les dissipations d'energie associees. Ce modele de houle est utilise dans le modele hydrodynamique dont la pertinence et la fiabilite sont evaluees par comparaison avec des mesures de laboratoire couvrant des conditions de houle monochromatique et aleatoire

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Le, Bas Jacques. "Etude de la couche limite générée par les vagues sur le fond d'un canal à houle." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb375990603.

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Le, Bas Jacques. "Étude de la couche limite générée par les vagues sur le fond d'un canal à houle." Le Havre, 1986. http://www.theses.fr/1986LEHA0001.

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Abstract:

Une technique de mesure originale, exploitant la vélocimétrie laser à effet doppler, a permis l'analyse systématique du champ cinématique moyen et turbulent de la couche générée par la propagation des vagues sur le fond d'un canal à houle. L'exploration des sections droites de cette couche-limite pour des phases différentes de la houle met en évidence : le caractère éminemment turbulent de celle-ci, l'influence des vitesses verticales, les différences entre cette couche-limite et la couche-limite classique, et la dissymétrie existant entre les phénomènes mis en jeu dans la phase de creux et ceux correspondant à la phase de sommet. L’étude du champ turbulent et de la sous-couche de régénérescence fait apparaitre l'existence de grosses structures turbulentes lorsqu'il y a opposition entre le signe des vitesses longitudinales et le sens de propagation de l'onde. L'analyse des contraintes tangentielles turbulentes régnant au sein du fluide dans la sous-couche, permet de proposer une explication des mécanismes de transport de sédiments dans la couche-limite générée par les vagues sur le fond

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Dubarbier, Benjamin. "Modélisation numérique de l'évolution des profils de plages sableuses dominées par l'action de la houle." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0365/document.

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Abstract:

Les barres sableuses pré-littorales ont un rôle fondamental en morphodynamique des plages soumises à l’action des vagues. Le déséquilibre permanent entre les flux sédimentaires induits vers laplage par les non linéarités des vagues et ceux induits vers le large par le courant de retour gouverne lamigration transversale des barres. Dans cette thèse, un nouveau modèle morphodynamique de profilde plage intégrant l’état de l’art des processus hydro-sédimentaires a été développé. Le faible coûten temps de calcul de ce modèle permet de réaliser des simulations à long terme, O(mois/années),de la morphologie de plages réelles ayant des caractéristiques variées (pente, type de déferlement,granularité). La simulation sur plusieurs jeux de données, de plages réelles et expérimentales, a permisd’identifier la contribution respective des principaux processus hydro-sedimentaires dans la dynamiquede la plage suivant les conditions de houle (e.g. Tempête, temps calme). Ces avancées scientifiques ontété intégrées à un modèle 2DH, ce qui a notamment permis de simuler pour la première fois sur des casacadémiques la formation d’une barre sableuse rectiligne à partir d’une plage parfaitement plane, suiviedu développement de corps sableux tridimensionnels. Ces résultats ouvrent la voie vers l’applicationde ce type de modèle aux plages naturelles soumises à une large variabilité de régimes de houle
Sandbars are ubiquitous patterns along wave-dominated sandy coastlines and are key elementsin the global evolution of beaches. Cross-shore sandbar migrations are the result of the permanentimbalance between sediment flux driven by wave non-linearity and mean return current. In this thesis,we developed a new process-based beach profile model integrating the recent scientific advancesin term of hydrodynamics and sediment transport developed for beach morphodynamics. The lowcomputing time allows for long-term morphodynamic simulations (O months/years) of natural beachprofiles of diverse characteristics (beach slope, sediment grain size or type of wave breaking). Modelvalidations on several data sets, encompassing natural and experimental beach profile evolutions,highlight the respective contribution of the main hydrodynamic and sediment transport processesinvolved in specific cross-shore sandbar evolution relative to various wave conditions. Finally, all thecross-shore physical processes were integrated in a 2DH morphodynamic model, resulting for the firsttime in the simulation of a quasi-complete down state sequence showing alongshore bar generationwith subsequent spontaneous formation of transverse bar and rip morphology. These very encouragingresults pave the way for using this model to simulate 3-Dimensional evolutions of natural beachesforced by irregular wave conditions

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Al-Muhammad, Jafar. "Ecoulement dans un canal millimétrique : étude numérique et expérimentale." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016ECDM0013/document.

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Abstract:

Dans le contexte actuel de raréfaction de l'eau, une meilleure efficacité de l'utilisation de l'eau est essentielle pour maintenir une croissance économique durable. En France, en période ordinaire, 48% d'eau est utilisé pour l'irrigation. Ce pourcentage augmente jusqu'à 79% en période d'été. Cela souligne la nécessité d'utiliser des méthodes d'irrigation performantes. La micro-irrigation offre la meilleure efficience, cependant, son utilisation n'est pas très répandue. Dans le monde, ce système ne couvre que 3% des terres irriguées et 5% en France, du fait de la sensibilité de ce système au colmatage, ce qui augmente le coût de son installation et de sa maintenance. Ce colmatage est fortement lié aux faibles sections de passage du distributeur de micro-irrigation. En effet, un labyrinthe constitué de chicanes est généralement inséré dans les distributeurs. Les chicanes existantes, qui jouent un rôle important pour générer des pertes de pression et assurent la régulation du débit sur le réseau d'irrigation, produisent des zones de recirculation où la vitesse est faible voire nulle. Ces zones de recirculation favorisent le dépôt de particules ou autre développement biochimique provoquant le colmatage du goutteur. La caractérisation de la topologie de l'écoulement dans le labyrinthe du goutteur doit être décrite pour analyser la sensibilité du goutteur au colmatage qui réduit considérablement ses performances.Des expériences utilisant la micro-PIV et un ensemencement avec des particules de 1 µm sont menées sur dix motifs répétitifs pour analyser les régions qui peuvent être sensibles au colmatage. Un goutteur fonctionne avec un débit faible, et la section transversale du labyrinthe est d'environ 1mm2. Le nombre de Reynolds varie de 400 à 800. Ainsi, cette étude expérimentale permet d'analyser le régime d'écoulement et son influence. Un algorithme de traitement est développé pour obtenir la moyenne et les fluctuations des vitesses. Une attention particulière est apportée à la validation de la technique micro-PIV et aux courbes débit-pression qui quantifient la performance globale du goutteur. Plusieurs modèles de turbulence, implémentés dans ANSYS/Fluent, sont utilisés pour modéliser l'écoulement au sein du labyrinthe. Les résultats des expériences de micro-PIV et des modélisations sont comparés afin de valider le modèle numérique. Puis, des méthodes avancées d’analyses tourbillonnaires ont été utilisées pour détecter précisément la vorticité et les zones de recirculations. L'objectif global de ce manuscrit est d'identifier le meilleur modèle qui permettra ensuite de prédire et analyser les zones sensibles au colmatage afin de les réduire grâce à l'optimisation de géométrie
In the present context of increasing water scarcity, a better water use efficiency is essential to maintain a sustainable economical growth. Moreover, water use efficiency covers also important environmental and social issues. Micro-irrigation system has the best water efficiency, nevertheless, its use is not much widespread. In the world, this system covers only 3 % of land irrigated against 4% in France, as this system is sensitive to clogging, which increases the installation cost.The baffle-fitted labyrinth-channel is largely used in micro-irrigation systems. The existing baffles, which play an important role for generating pressure losses and ensure the flow regulation on the irrigation network, produce vorticities where the velocity is low or zero. These vorticities favor the deposition of particles or other biochemical development causing emitter clogging. Flow topology characterization in the labyrinth-channel of emitter must be described to analyze emitter clogging sensibility which drastically reduces its performance.Micro-PIV experiments, using 1µm particles, are conducted on ten-pattern repeating baffles to characterize the labyrinth-channel flow and to analyze regions which can be sensitive to clogging. An emitter works with a weak flow rate, and the labyrinth-channel cross-section is about 1 mm2 Reynolds number varies from 400 to 800. So, this experimental investigation allows analyzing the flow regime and its influence. A treatment algorithm is developed to get the mean and fluctuating velocities. Advanced swirl analysis method is adapted to precisely detect the vorticity. Particular attention is focused on the technique acquisition and on pressure losses curves accuracy in the labyrinth-channel flow since this curve represents the emitter global performance.Several turbulent models, implemented in ANSYS/Fluent, are used to perform modelling of the labyrinth-channel geometry. The micro-PIV and modeling results comparisons are presented in order to validate numerical model. The global objective of this manuscript is to identify the best model which allows to predict and analyze the sensitive areas in order to reduce them thanks to geometry optimization

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Dufresne, Margarita. "Modélisation de la houle par éléments finis." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP0986.

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Abstract:

Les modèles bidimensionnels horizontaux de la surface libre dans les cas de la distribution de pression hydrostatique (modèle de Saint-Venant) et non-hydrostatique ont été démontrés. Le développement des équations de Boussinesq et de Serre par la méthode de perturbation et leur analyse détaillée ont été effectués avec précision du domaine de validité de chaque équation. La grande variété de modèles de type Serre-Boussinesq résulte des multiples alternatives qui s'offrent lors du choix de la composante horizontale de la vitesse, ainsi que l'interprétation que l'on donne à cette dernière. La correction de Madsen introduit pour améliorer le caractère dispersif des équations servis comme une base de "fabrication" des différents modèles. Les modèles éléments finis des équations de type Serre-Boussinesq en une et deux dimensions ont été établis, en utilisant pour la discrétisation temporelle des schémas non-diffusifs de type Lax-Wendroff. La validation des modèles monodimensionnels a été effectuée par comparaison avec les solutions analytiques ou bien avec mesures expérimentales pour différents types de conditions aux limites dans le cas du fond plat et du fond quelconque. L'aptitude des modèles bidimensionnels horizontaux éléments finis des équations Serre-Boussinesq à simuler correctement des phénomènes physiques tels que la réfraction, la diffraction et la réflexion a été illustrée par plusieurs tests numériques et la comparaison avec ses analogues expérimentaux. La simulation pour une géométrie bidimensionnelle complexe a été effectuée avec un maillage irrégulier avec raffinement local à l'aide du logiciel I-DEAS. Un modèle de déferlement, basé sur l'intervention d'une diffusion turbulente sous forme d'un terme de dispersion dans l'évaluation de quantité de mouvement a été proposé. Un accord satisfaisant entre les résultats du calcul et les enregistrements expérimentaux a été obtenu
The two-dimensional (horizontal plane) models of free surface wave propagation are deduced from the fundamental equations of fluid mechanics. They are based on the non Iinear non-dispersive wave approach described by Saint-Venant equations (hydrostatic pressure), and on the non-linear dispersive wave approach described by Serre and Boussinesq type equations (non-hydrostatic pressure). The Boussinesq and Serre equations are developed using perturbation method with definition of the domain of validity of various approximations. A considerable number of Serre and Boussinesq type models is due to the choice of the kind of horizontal velocity, for which we give unambiguous interpretation. Higher-order terms introduced by Madsen to improve frequency dispersion serve as a base of "product" of different Boussinesq-type modeis. A one-dimensional and a two-dimensional (in plane) finite elements model of Serre and Boussinesq-type equations with improved frequency dispersion are presented. The time discretisation is based on Lax-Wendrofftype non-diffusive scheme. The one-dimensional numerical models are validated comparing with theoretical solutions and results obtained experimentally for horizontal and uneven bottom with various boundary conditions. The two-dimensional (in plane) Serre-Boussinesq finite elements models, capable to predict the refraction, diffraction and reflection are validated with good agreements between numerical and experimental results. The irregular meshs for complex bathymetry are created using I-DEAS code. A new one-dimensional breaking wave propagation model based on the Boussinesq type equations is developed by introduction of turbulent dissipation. Satisfactory agreements between numerical results and experiences are obtained

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Astier, Jessica. "Morphodynamique de la zone de "swash" : étude en canal à houle par une méthode de stéréoscopie optique." Thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://www.theses.fr/2014INPT0023/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’étude de l’évolution morphologique dans la zone de swash à haute résolution spatiale et temporelle afin de pouvoir analyser l’influence de la houle. Cette étude s’appuie sur deux campagnes de mesures menées dans le grand canal à houle CIEM (Barcelone), l’une avec application d’un forçage aléatoire érosif de type JONSWAP et l’autre avec application d’une série de forçages bichromatiques. L’originalité de l’étude proposée ici consiste en l’analyse, par une méthode de stéréoscopie optique, de l’évolution du fond avec une excellente précision tout en quantifiant précisément l’évolution des fronts d’eau sur une surface continue, la majorité des techniques de mesure ne donnant en général accès qu’à des relevés ponctuels dans cette zone. La position du lit de sable est estimée avec une précision de quelques centaines de μm. Sur des temps longs, le forçage JONSWAP érosif engendre un recul global et quasi-homogène dans la zone de swash. Cependant, cette évolution ne semble pas influencer la réponse hydrodynamique qui reste similaire dans la zone de swash lorsque l’on répète la série. Ceci a été confirmé dans le cas des forçages bichromatiques, répétés sur des fonds différents. Au sein d’une série d’un forçage aléatoire, différentes échelles de temps sont observées : l’échelle gravitaire (période caractéristique du signal) et les ondes infragravitaires (large gamme d’événements plus longs). Cette coexistence de plusieurs échelles de temps a pu être associée à la forte variabilité du profil de plage, notamment dans la direction cross-shore. Le cas bichromatique montre quant à lui une convergence du profil de plage vers un état qui ne dépendrait que du forçage en entrée. L’interaction d’une seule onde infragravitaire avec l’onde gravitaire ne peut donc pas être responsable de la variabilité du fond observée avec le forçage aléatoire. En revanche, cette étude semble confirmer la présence d’événements particuliers à l’origine d’une forte modification du fond sableux. Le lien entre ces événements et l’interaction entre des événements hydrodynamiques spécifiques et la forme du fond n’est pas encore complètement établi. Enfin, pour le forçage aléatoire la variabilité transverse induite par les ondes courtes est forte alors qu’elle semble plus faible à l’échelle de l’onde longue. Pour le forçage bichromatique, cette variabilité transverse a également pu être observée mais son lien avec le forçage reste encore à élucider
This study investigates the morphological evolution in the swash zone at high spatial and temporal resolution to be able to analyze the swell influence. The study is here based on two measurement campaigns in the large CIEM wave flume (Barcelona), using both a random erosive JONSWAP and bichromatics forcing. The originality of the proposed study lies on analysis, by an optical stereoscopic method, of bottom evolution with a very good precision while getting an accurate quantification of water fronts evolution on a continuous area, most of the measurement techniques generally allowing only to obtain punctual measurements in this area. The sand bed position is estimated with an accuracy of a few hundred μm. Over long periods, erosive JONSWAP forcing generates an overall and almost homogeneous backward movement in the swash area. However, this trend does not appear to influence the hydrodynamics response that remains similar in the swash area when the series is repeated. This was confirmed in the bichromatic forcings case, repeated on different bottoms. During a random forcing series, different time scales are observed : the gravity scale (characteristic period of the signal) and infragravity waves (wide range of longer events). This coexistence of several time scales could be associated with the observation of a strong variability of the beach profile, especially in the cross-shore direction. The bichromatic case shows meanwhile convergence of beach profile to a state that would depend only on forcing conditions. The interaction of a single infragravity wave with the gravitational wave can therefore not be responsible for the observed bottom variability with the random forcing. In contrast, the present study seems to confirm the presence of specific events responsible of a strong change in the sandy bottom. The link between these events and the hydrodynamic interaction between specific events and the bottom shape is not yet completely established. Finally, for the random forcing the transverse variability induced by short wave is strong as it seems weak at long wave time scale. For bichromatic forcing, the transverse variability has also been observed but its link with the forcing still remains to be elucidated

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Huynh-Thanh, Son. "Etude numérique de la couche limite turbulente oscillatoire générée par l'interaction houle-courant en zone côtière." Grenoble INPG, 1990. http://www.theses.fr/1990INPG0101.

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Abstract:

Le probleme de couche limite turbulente oscillatoire generee par l'interaction houle-courant en zone cotiere est etudie a l'aide de differentes versions d'un modele numerique de fermeture turbulente au second ordre simplifie. Pour un fond plat rugueux, une version tridimensionnelle simplifiee est developpee. Les proprietes hydrodynamiques et sedimentaires de l'ecoulement en fonction des parametres de la houle, du courant, du fond et de l'angle d'interaction houle-courant sont examinees a travers plusieurs exemples. La validite et la limitation du modele sont verifiees et discutees en comparaison des resultats du modele avec des mesures en laboratoire ainsi qu'avec les resultats d'autres modeles analytique et numerique. Pour un fond presentant des rides, une version bidimensionnelle complete est proposee. Cette derniere conduit a des champs moyens et turbulents de l'ecoulement en assez bon accord avec les resultats experimentaux. Le transport de sediments est egalement aborde en etudiant le mouvement des particules fluides et solides. Ce modele sera applique a l'etude de la couche limite naturelle dans la manche a partir des mesures in situ (projet gdr manche)

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Fourestier, Gaspard. "Modélisation expérimentale et numérique de l'écoulement au sein d'un système convertisseur de l'énergie de la houle." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0039.

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Abstract:

Cette thèse se focalise sur un système récupérateur de l’énergie des vagues qui est constitué d’un flotteur contenant des cuves partiellement remplis d’eau. Lorsque les vagues mettent en mouvement le flotteur, un tourbillon de type vidange apparaît dans une des cuve. Pour extraire l’énergie, une turbine, reliée à une génératrice, est plongée dans ce tourbillon. Tout d’abord, le tourbillon de vidange est étudié expérimentalement dans un contenant fixe. Les hauteurs d’eau et les vitesses du liquide sont mesurées. Ces vitesses sont estimées par vélocimétrie laser (LaserDoppler Velocimetry, LDV). Cet écoulement est modélisé numériquement en résolvant les équations de Navier-Stokes dans les deux phases (eau et air) par la méthode des volumes finis (avec le logiciel OpenFOAM). L’interface entre les deux phases est déterminée par la méthode des Volume of Fluid (VoF). Des comparaisons entre les résultats de ces deux approches sont menées. Ensuite, l’écoulement à l’intérieur du système houlomoteur est étudié en plaçant une maquette du dispositif sur un Hexapode (machine capable d’imposer des mouvements à la maquette à la manière d’un flotteur en mer). Les hauteurs d’eau et les efforts hydrodynamiques sur la maquette et, le cas échéant, la puissance électrique produite sont mesurés. Ces données sont comparées aux résultats d’un modèle numérique similaire à celui utilisé pour la première campagne expérimentale mais appliqué à ce dispositif. Enfin, l’influence de la turbine sur le reste du système est étudiée et son comportement en puissance est évalué pour différents mouvements imposés. Un premier modèle numérique de cette turbine est comparé aux données expérimentales
This thesis focuses on the physical and numerical model of a wave energy converter (WEC). This device is made up of a buoy with compartments aboard partially filled with water. When the waves move the buoy, a bathtub vortex appears in one of these compartments. The energy is harvested with a turbine placed at the vortex’s center. First, the bathtub vortex is studied numerically and experimentally in a fixed compartment. Water levels are measured using acoustics sensors and water velocities are measured by Laser Doppler Velocimetry (LDV). This flow is modeled solving the Navier-Stokes equations in the two phases (air and water) with a finite volume method (with the software OpenFOAM). The interface is determined using the volume of fluid (VoF) method. Comparisons between experimental data and numerical data are presented. Afterwards, a second experimental campaign is conducted to study the complete flow inside the WEC. Therefore a model of the inside part of the WEC is fixed at the top of a Hexapod. This device can translate and rotate the model in the same way the waves would move a buoy. Water levels and hydrodynamic forces on the model are measured. When the turbine is there, the tension delivered by its generator is measured. This experimental device is modeled numerically. This model is closed to the first one. The results are compared with experimental data. Finally, a preliminary study of the turbine shows its influence on the general flow in the WEC and the evolution of the turbine power with the imposed motion. A first model of the turbine in a fixed compartment is presented and compared with experimental data

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Herbach, Richard. "Ecoulement laminaire d'un fluide réfrigérant en canal rectangulaire tournant : simulation numérique bidimensionnelle." Bordeaux 1, 1989. http://www.theses.fr/1989BOR10537.

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Abstract:

Etude de l'influence d'une rotation d'entrainement des parois sur la circulation secondaire d'un fluide avec ou sans transfert de chaleur. On presente un modele stationnaire qui permet des positions et orientations variables de l'axe de rotation

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Diarra, Mamadou. "Essais en canal à houle des forces exercées sur un mur déflecteur et du franchissement des vagues par-dessus le mur." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24853/24853.pdf.

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Neuvéglise, Sixtine. "Modélisation numérique et physique de la chaîne de récupération de l'énergie de la houle par un dispositif bord à quai." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMLH34/document.

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Abstract:

Ce mémoire présente l’étude du comportement d’un flotteur bord à quai. Ce flotteur est constituéd’une bouée de section rectangulaire située à proximité d’une digue verticale. Un modèle analytique linéaire basé sur la théorie de l’écoulement potentiel est réalisé en profondeur d’eau intermédiaire. Un modèle numérique résolvant les équations de Navier-Stockes est développé. Des essais expérimentaux sont également mis au point pour des flotteurs de différentes dimensions et servent de références aux deux autres modèles. La comparaison de ces trois modèles permet de déduire le domaine de validité du modèle analytique, ainsi que la présence d’effets non-linéaires agissant sur le comportement du flotteur.Dans un premier temps, l’impact des dimensions du système sur le comportement du flotteur est quantifié. Les effets non-linéaires sont quantifiés en fonction des grandeurs du système puis une correction du modèle analytique est proposée. Par la suite, la correction du modèle est appliquée au comportement du système incluant un récupérateur d’énergie.Dans un second temps, l’effet du flotteur sur les franchissements de digue est étudié. Les franchissements de digue sont exprimés grâce à la hauteur de houle entre la digue et le flotteur (exprimée par le modèle analytique) et à la formule de Van Der Meer (2002). Ces franchissements sont également estimés de manière expérimentale. Il est montré que lorsque la longueur d’onde de la houle est importante et que le dégagement entre la digue et le flotteur est faible, les franchissements de digue sont réduits par la présence du flotteur
The study of a quayside wave energy converter is proposed. A simplified model composed ofa rectangular buoy oscillating in heave motion and installed close to a vertical dike is developedusing three different models. An analytical model based on potential flow theory is developed inintermediate water depth. A numerical model resolving the Navier-Stokes equation is developed.Experimental tests are performed for different floater dimensions and are used as references for the two other models. The comparison between the three models presents the validity domain of the analytical model. The existence of non-linear effects acting on the floater behaviour is shown.At first, the impact of the system dimensions on the floater behaviour are highlighted and quantified. According to these results a correction of the analytical model is proposed. Moreover, the corrected analytical model is applied to the wave energy converter behaviour. Secondly, the overtoppings are expressed using the wave height between the dike and the floater (provided by analytical model) and the Van Der Meer formula (2002). These overtoppings are also estimated using experimental tests. The comparison of these two models shows the presence of strong load losses when the floater is close to the dike. In those cases the analytical model needs a correction taking into account these load losses. It is also shown that when at the same time the wave length is high and the toe clearance between the dike and the floater is small, the dike overtopping are reduced by the presence of the floater

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Drevard, Déborah. "Etude expérimentale et numérique de la propagation d'ondes de gravité en zone de déferlement." Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00141744.

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Abstract:

En zone littorale, la houle subit de fortes transformations par effets bathymétriques. Une meilleure compréhension de ses modifications et des transferts d'énergie associés permet de mieux appréhender les problèmes de dimensionnement de structures côtières et d'aménagement du littoral (protection du littoral, influence des ouvrages sur la côte).
L'objectif de ce travail est d'étudier expérimentalement et numériquement la propagation et le déferlement
d'ondes de gravité.
La première partie, expérimentale, propose des méthodes de calcul, basées sur les houles de Stokes, pour la mesure d'ondes partiellement stationnaires à partir d'instruments de type électromagnétique (S4) ou
acoustique (ADV) donnant des mesures synchrones de vitesses et/ou de pression. Les influences du courant,
de la direction de propagation, de la profondeur d'immersion des appareils ainsi que des effets non
linéaires sont alors étudiés à partir de données en bassin et in situ.
La deuxième partie, numérique, consiste en la validation d'une méthode de suivi de surface libre de type
SL-VOF (Semi-Lagrangian Volume Of Fluid), insérée dans un code de calcul industriel (code EOLE de la
société Principia R&D). L'onde de gravité est modélisée par un soliton. L'étude de la propagation et du
déferlement du soliton est effectuée pour deux applications : sur une marche (discontinuité du fond) puis sur un fond de pente constante 1/15. L'évolution de la surface libre, son élévation et le champ de vitesses
sont alors comparés aux résultats expérimentaux.

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Ghaith, Alaa. "Méthodes pour l'estimation de canal, égalisation et codage pour le traitement itératif en présence d'interférences." Paris, ENST, 2006. http://www.theses.fr/2006ENST0051.

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Abstract:

Ce rapport de thèse présente des nouvelles méthodes pour l’estimation de canal, l’égalisation et le codage pour des canaux avec interférence entre symboles. On commence par une nouvelle procédure itérative d’estimation de canal et de détection, appelée la Séparation de l’Observation, dans un schéma de turbo égalisation pour des systèmes utilisant des modulations à grande taille. On étend cette technique à la détection itérative des étiquetages. On propose un étiquetage binaire optimisé de la constellation 16-QAM dans l’ordre d’augmenter le gain de codage. Ensuite, on présente un algorithme de décodage pour les codes non binaires qui est accéléré par l’utilisation de la transformée d’Hadamard rapide, et à complexité réduite grâce au code dual. On propose des nouveaux codes LDPC adaptatives qui peuvent être facilement appliqué dans un système OFDM et décodé par la règle conçue auparavant. Finalement, on améliore les performances de la turbo égalisation, en combinant tous les techniques définies auparavant: code LDPC non binaire, égaliseur à suppression d’interférence, séparation d’observation et décodage LDPC non binaire
This thesis report presents some new methods to improve the channel estimation, equalization, and coding for inter symbol interference channels. We begin by a new iterative procedure for channel estimation and detection, named Observation Separation, in a turbo equalization scheme for systems using high level modulation. We extend this technique to the mapping iterative detection. We suggest a binary mapping optimized of 16-QAM constellation to increase the coding gain. Then, we present a decoding algorithm for non binary codes which is accelerated by using the Fast Hadamard Transformer, and with reduced complexity thanks to the duel code. We suggest a new adaptive LDPC code which can be simply applied to the OFDM system and decoded by the rule designed beforehand. Finally, we improve the performance of turbo equalization, by combining all the techniques defined beforehand: non binary LDPC code, interference cancellation equalizer, separation observation and non binary LDPC decoding

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Boudghène-Stambouli, Mustapha-el-Habib. "Analyse physique, modélisation et simulation numérique des écoulements turbulents instationnaires en canal pulsés." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT049H.

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Abstract:

Les travaux realises dans cette etude s'inscrivent dans le cadre de l'analyse des ecoulements instationnaires. Elle concerne plus particulierement les ecoulements instationnaires pulses en canal. Le choix de cette configuration a ete faite dans le but d'etudier separement l'influence des differents parametres qui gerent ce type d'ecoulement. Le travail rapporte concerne: (i) la validation d'un code de calcul ; (ii) une analyse physique: *tout d'abord, dans le cas laminaire, *dans le cas transitionnel, par l'etude de l'influence de l'instationnarite sur la transition de la couche limite, *enfin, dans le cas plus complexe a savoir l'etat turbulent ou une etude parametrique s'avera utile dans la comprehension des mecanismes physiques de ce type d'ecoulement ainsi que dans le comportement des differents modeles de turbulence ; (iii) une evaluation des modeles de fermeture a zero equation, a deux equations et a faibles nombres de reynolds de turbulence ainsi qu'un modele aux contraintes de reynolds ; (iv) le but ultime de cette analyse devra nous conduire a une meilleure modelisation des ecoulements instationnaires

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Deschamps, Véronique. "Simulation numérique de la turbulence inhomogène incompressible dans un écoulement de canal plan." Toulouse, INPT, 1988. http://www.theses.fr/1988INPT073H.

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Abstract:

Modelisation par les equations de navier-stokes pour un fluide incompressible dans le cas de conditions aux limites periodiques dans les directions homogenes et de conditions d'adherence dans la direction inhomogene. On montre le role du gradient de pression impose dans la prediction du debit volumique et de l'energie de l'ecoulement. Discretisation par des schemas aux differences finies d'ordre 4 en espace et d'ordre 2 en temps et une condition d'incompressibilite globale

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Dechaume, Antoine. "Analyse asymptotique et numérique des équations de Navier-Stokes : cas du canal indenté." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30023.

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Abstract:

Ce travail à pour sujet la problématique de la modélisation de la couche limite dans le cadre d'écoulements incompressibles. Cela nécessite de prendre en compte l'interaction forte entre la couche limite et le reste de l'écoulement, qui mène au couplage fort de ces deux modèles. Avec les méthodes classiques d'analyse asymptotique des problèmes de perturbation singulière, telle que la Méthode des Développements Asymptotiques Raccordés (MDAR), de tels modèles peuvent être construits. La forme et mise en oeuvre complexes de ces modèles, le cadre restreint pour lequel ils peuvent s'appliquer, et la difficulté d'exprimer l'approximation globale en assemblant les solutions locales, sont autant d'inconvénients que l'on souhaite dépasser. C'est pour cela qu'une autre méthode d'analyse asymptotique est ici utilisée, la Méthode des Approximations Successives Complémentaires (MASC), qui permet de s'affranchir de ces inconvénients. Elle met en avant l'existence d'une approximation globale du problème, d'où en découle la méthode qui permet de la construire. L'emploi de développements asymptotiques généralisés, contrairement à la MDAR qui est basée sur des développements réguliers, donne aux modèles obtenus une portée plus générale et une forme plus simple. Grâce à la MASC, selon la situation physique, deux types de modèles peuvent être obtenus. Les premiers sont similaires dans leur résolution à ceux obtenus classiquement. Cela consiste à résoudre un système d'équations parabolique couplé à un système elliptique. Le second type de modèle est complètement elliptique, et conduit à l'approche Navier-Stokes Réduit (NSR). Du fait du traitement implicite de l'ellipticité propre à ce type de modèle, on peut espérer avoir la possibilité d'étudier des écoulements décollés présentant des interactions amont plus importantes. Notamment, dans le cadre de l'écoulement en canal bi-dimensionnel, le modèle obtenu est exactement celui de NSR. Aucune justification basée sur une analyse asymptotique ne permettait jusqu'alors d'assurer la validité d'une telle approche. .
This work deals with the problems of incompressible boundary layer modeling. The strong interaction between the boundary layer and external flow is to be accounted for, which leads to the coupling of these two models. Such models can be obtained with the classical methods of singular perturbation asymptotic analysis, such as the Method of Matched Asymptotic Expansions (MMAE). The complex shape and implementation of these models, the restricted cases for which they apply, and the difficulty to obtain global approximations from local ones, are many of the drawbacks we wish to transcend. This is the reason why a new asymptotic method is used, the Successive Complementary Expansions Method (SCEM), which avoids these limitations. The SCEM is based on the assumption of the structure of a global approximation, and then infers a method of constructing this approximation. The use of generalized asymptotic expansions, contrary to the MMAE which is based on regular expansions, leads to more general and simpler models. Thanks to the SCEM, according to the physical situation, two types of models can be obtained. .

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Coatélan, Stéphane. "Conception et évaluation d'un système de transmission sur canal acoustique sous-marin horizontal petits fonds." Brest, 1996. http://www.theses.fr/1996BRES2001.

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Abstract:

Peu de modems pour la transmission horizontale (portee de plusieurs kilometres) de donnees sur canal acoustique sous-marin de type petits fonds (hauteur d'eau n'excedant pas quelques centaines de metres) existent. Or, il y a une demande dans le domaine scientifique pour l'acquisition et le controle en temps reel de donnees environnementales sous-marines d'une part, et la telecommande acoustique d'engins immerges d'autre part. Ce canal presente la particularite d'etre contraignant du point de vue des communications numeriques: la propagation des ondes acoustiques par trajets multiples le rend selectif en frequence et l'effet doppler le rend non stationnaire. Le modem de transmission presente dans cette these utilise un multiplex a division de frequences orthogonales (ofdm). Le signal emis sur chaque voie du multiplex est module a deux etats de frequence (fsk) et la reception est non coherente pour eviter les problemes de recuperation de porteuse. L'introduction d'un intervalle de garde temporel superieur a la dispersion temporelle du canal permet de s'affranchir de l'interference entre symboles. L'orthogonalite entre les signaux modules emis sur chaque voie est alors definie sur une duree inferieure a la duree d'un symbole et durant laquelle le canal est suppose stationnaire. Pour lutter contre les effets lies aux evanouissements introduits par le canal, il est necessaire d'associer a la technique de transmission retenue une fonction de codage correcteur d'erreurs. Enfin, une fonction d'entrelacement est ajoutee pour eclater les erreurs eventuellement groupees a l'entree du decodeur. Les performances du systeme de transmission avec et sans codage correcteur d'erreurs ont ete evaluees par simulations sur un canal de rayleigh en presence de trajets multiples et d'effet doppler. Le traitement de signaux reels obtenus lors de campagnes de mesures en mer ont, quant a eux permis de valider le systeme ofdm/fsk pour differentes configurations de transmission: distance emetteur-recepteur, hauteur d'eau, type de fond, debit numerique. En ce qui concerne la mise en uvre des equipements d'emission et de reception, elle est simplifiee par l'utilisation de la transformee de fourier discrete (tfd). Le demodulateur a base de tfd est optimal. Dans le but de reduire le rapport entre l'intervalle de garde temporel et la duree d'un symbole, nous avons modifie les formes d'ondes a l'emission. L'utilisation de formes d'ondes gaussiennes a permis d'obtenir des performances et une efficacite spectrale du systeme de transmission meilleures. Les spectres des signaux modules emis par voie du multiplex sont alors disjoints si bien que le systeme ofdm/fsk est moins sensible au doppler

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Mariotte, Hubert. "Caractérisation d'un canal non stationnaire et sélectif : Application aux communications numériques acoustiques sous-marines." Brest, 1995. http://www.theses.fr/1995BRES2018.

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Abstract:

Cette these traite de la caracterisation d'un canal non stationnaire et selectif. La propagation dans un tel canal est caracterisee par la presence conjointe de trajets multiples et d'effet doppler. Ce type de canal se rencontre notamment dans le cas des communications radiomobiles ou des communications acoustiques sous-marines. Nous nous sommes interesses au deuxieme type de canal. Le signal emis est un signal a modulation de phase a deux etats, le signal modulant etant une sequence binaire a longueur maximale. Compte-tenu des contraintes apportees par le canal de propagation, le signal recu peut etre considere comme une suite d'echos du signal emis. Ces echos sont retardes, attenues et decales en frequence. Nous avons mis au point, en nous basant sur les idees de l'algorithme em (expectation maximization), un algorithme original qui permet d'estimer les differents parametres intervenant dans une propagation de type non stationnaire et selectif. Ces parametres sont: l'attenuation, l'instant d'arrivee et le decalage doppler de chaque echo detecte en reception. Nous avons appele cet algorithme: algorithme de syntonisation des pics interferants. Des simulations informatiques ont ete effectuees afin de valider notre approche et d'etudier le comportement et la robustesse de l'algorithme. Enfin, l'acquisition et le traitement de signaux acoustiques reels nous ont permis de caracteriser le canal acoustique sous-marin horizontal par petits fonds. Cette caracterisation a ete faite dans differentes configurations: profondeur d'immersion, distance emetteur-recepteur, type de fond

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Loiseau, Fabrice. "Simulation numérique d'écoulements à surface libre : caractérisation de la couche limite de fond engendrée par un écoulement de houle et de courant." Lille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LIL10144.

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Abstract:

Pour étudier le comportement de la couche limite engendrée par un écoulement de houle et/ou de courant, on se propose dans une première approche de modéliser des écoulements bidimensionnels verticaux en mettant en œuvre un programme de résolution des équations de la mécanique des fluides qui utilise une formulation a. L. E. (arbitrary lagrangian eulerian), technique particulièrement bien adaptée aux problèmes a surface libre. Une étude numérique intrinsèque de convergence portant sur le code a permis d'une part de fixer les paramètres de discrétisation et, d'autre part, de choisir la technique d'interpolation pour la définition de la surface libre, le schéma convectif et le schéma d'évolution de la surface libre au voisinage d'une paroi. L'étude de la propagation d'une onde solitaire a servi de cas test. Les comparaisons des résultats obtenus avec ceux d'origine expérimentale et analytique d'autres auteurs sont satisfaisantes. A partir de là nous avons traite trois aspects d'un problème important pour la dynamique sédimentaire: la détermination de la couche limite engendrée par un écoulement de houle et/ou de courant. Nous avons reproduit la configuration expérimentale du canal à houle du laboratoire de mécanique des fluides et génie civil du havre qui travaille avec le même objectif. Pour un écoulement de houle seule, les résultats obtenus par la modélisation numérique sont satisfaisants, compares aux résultats analytiques disponibles. Pour un écoulement de courant seul, les résultats sont également en bon accord avec les relations fournies par la bibliographie existante, cette étude a notamment permis de préciser les valeurs du coefficient de Chézy. Enfin, les premières simulations d'écoulements combines de houle et de courant ont été faites. La comparaison avec les résultats expérimentaux apparait satisfaisante pour un écoulement de houle dominant.

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Liu, Yang. "Estimation de canal et détection conjointes dans les récepteurs itératifs." Paris, ENST, 2009. http://www.theses.fr/2009ENST0047.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'élaboration de l'estimation de canal et du décodage conjoints avec le principe turbo. Nous mettons l'accent sur deux principaux algorithmes itératifs: l'algorithme d'espérance-maximisation (EM) et l'algorithme de propagation de croyance (BP). Dans cette thèse, le BP et l'EM sont optimisés et comparés. L'orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) est un schéma de modulation à porteuses multiples qui permet une utilisation écace de la bande passante et assure la robustesse contre les canaux dispersifs en temps. Dans cette thèse, nous proposons des techniques d'estimation de canal pour un système de codage OFDM, en utilisant l'algorithme d'espérance-maximisation (EM). En introduisant différentes données complètes, nous obtenous deux types d'algorithmes d'estimation de canal par EM. Un calcul de la vitesse de convergence est également proposé pour comparer les deux algorithmes. La comparaison révèle que l'un des algorithmes EM a une complexité plus faible pour les mêmes performances dans un système de codage OFDM. Le graphe factoriel fournit des moyens efficaces et systématiques visant à développer des récepteurs flexibles et itératifs. Afin de traiter avec des variables continues sur les graphes factoriels, dans cette thèse, nous proposons de modéliser les distributions de probabilité comme des mélanges de distributions gaussiennes. Avec cette méthode d'approximation gaussienne, nous proposons des algorithmes de BP pour différents systèmes et les comparons à l'algorithme EM. Sur la base des études des algorithmes EM et BP, certaines conclusions sont tirées dans la dernière partie. Enfin, certaines perspectives sont proposées
This thesis is devoted to developing iterative joint channel estimation and decoding algorithms with the turbo principle. We focus on two main iterative algorithms: expectation-maximization (EM) algorithm and belief propagation (BP) algorithm. In this thesis, the BP and EM algorithms are optimized and compared. Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) is a multi-carrier modulation scheme that provides efficient bandwidth utilization and robustness against time dispersive channels. In this thesis, we propose channel estimation techniques for a coded OFDM system using the expectation-maximization (EM) algorithm. By introducing different complete date, we derive two types of EM channel estimation algorithms. A derivation of the rate of convergence is also proposed to compare the two algorithms. The comparison reveals that one EM algorithm has a lower complexity for the same performance in a coded OFDM system. Factor graphs provide insightful and systematic ways to develop flexible iterative receivers, being able to switch from one system to another by running belief propagation algorithm on different factor graphs. In order to deal with continuous variables over factor graphs, instead of relying on quantization, in this thesis, we propose to model probability distributions as mixtures of Gaussian distributions. It allows for estimation improvement and complexity reduction simultaneously. With this Gaussian approximation method, we propose the BP algorithms for different systems and compare them to the EM algorithm. Based on the studies of EM and BP algorithms, some conclusions are drawn in the last part. Finally, some future works are proposed

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Langlais, Charlotte. "Etude et amélioration d'une technique de réception numérique itérative : turbo-égalisation." Rennes, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAR0007.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier et d'améliorer une technique de réception numérique appelées turbo-égalisation et basée sur le principe turbo. Ce sytème est consistuté de pluusieurs fonctions qui traitent itérativement les différentes perturbations apportées par le canal de propagation. L'Interférences Entre Symboles (IES) est corrigée par un égaliseur particulier appelé annuleur d'interférences construit à l'aide de filtres optimisés selon le critère de Minimum d'Erreur Quadratique Moyenne (MEQM). Le bruit et l'IES résiduelle sont ensuite traités par un décodeur de canal. Chaque fonction produit une information souple sur les données émises qui est améliorée à chaque traitement. L'IES est ainsi éliminée progressivement aux cours des itérations.

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Issa, Heitham. "Simulation numérique d'un bassin à houle par la résolution directe des équations de Navier-Stokes : application : étude de l'écoulement autour d'un obstacle immergé." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2266.

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Abstract:

Ce rapport de thèse présente une étude numérique permettant de simuler les écoulements bidimensionnels instationnaires de fluide visqueux et incompressible en présence de surface libre. Les équations de Navier Stokes sont discrétisées par différence finies. La pression est obtenue en résolvant une équation de Poisson par une méthode de volumes finis. La surface libre est résolue par une méthode de capture de surface. La génération des ondes est assurée numériquement en imposant à la paroi latérale gauche du canal des vitesses correspondant à un batteur de type piston. L'absorption des ondes incidentes sera assurée en utilisant une plage d'amortissement avec un maillage étiré. Concernant l'écoulement autour d'un obstacle immergé, on raffine le maillage autour du corps par une méthode de maillage adaptif (AMR)
This thesis deals with a numerical method based on the simulation of unsteady and laminar two dimensional free-surface incompressible flows. Navier-Stokes equations are discretized by finite differences. The pressure is obtained by solving a Poisson equation dealing with a provisional velocity field. The Poisson equation is solved by a finite volume method. An interface capturing method (surface tracking) is used to evaluate the free-surface elevation. The incident regular waves are generated in the left end of the tank by a numerical wave maker. Numerical damping method with stretched mesh is used for wave absorption at the outlet boundary. Concerning the flow around a submerged body, the grid around the obstacle was refined by the Adaptive Mesh Method called AMR

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Sow, Aliou. "Modélisation numérique des détonations gazeuses en milieu confiné." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES031.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à la modélisation numérique des détonations gazeuses non-idéales et instables en milieu confiné. Un nouveau modèle est mis au point pour tenir compte de la structure turbulente de la détonation en regard de la structure laminaire ZND. A l’aide du code CHOC-WAVES résolvant les équations de Navier-Stokes compressibles réactives, l’étude trace en détail la cartographie de l’écoulement derrière le front de détonation, pour caractériser la zone de réaction jusqu’à la surface sonique. L’analyse s’est effectuée dans le repère lié à la position instantanée de l’onde de détonation. Les résultats mettent en évidence l’importance de l’énergie d’activation sur la structure de la région subsonique réactive. Dans le cas d’un mélange très instable, elle devient complexe, et fait apparaître des instabilités globales auto-entretenues, qui modifient profondément la dynamique du choc. En termes de distribution d’énergie, le bilan de k révèle que l’énergie est amplifiée par le dégagement de chaleur. Enfin, la fraction massique des espèces réactives et les fluctuations de température sont anti-corrélées sur toute la région subsonique. Il existe également une relation linéaire entre la fraction massique et la vitesse jusqu’au maximum du dégagement de chaleur, qui est localisé dans le noyau de la zone de réaction subsonique. Sur la base de l’analogie forte de Reynolds, de nouvelles corrélations thermodynamiques sont proposées pour tenir compte de la compressibilité de l’écoulement à travers l’effet de la densité et des variations de température sur les champs moyens. Les couches limites d’ondes de détonations cellulaires se propageant dans un canal rectangulaire ont été également étudiées et les moyens d’analyse mis en oeuvre ont permis de proposer de nouvelles corrélations
This thesis is concerned with the numerical modeling of unstable gaseous detonation waves, with nonideality coming from wall effects. A new model is developed to account for the turbulent structure of the detonation with regard to the laminar structure ZND. Using the CHOC-WAVES code solving the reactive compressible Navier-Stokes equations, the study provides a detailed mapping of the flow downstream the detonation front to characterize in particular the reaction zone up to the sonic surface. The analysis has been conducted in the system of coordinates attached to the instantaneous shock front. The results highlight the importance of the activation energy on the structure of the subsonic reactive region. In the case of an unstable mixture, the structure of the reaction zone becomes complex and shows self-sustaining global instabilities, which deeply alter the dynamics of the shock. In terms of energy distribution, the results of k show that the energy is enhanced by heat release. Finally, the mass fraction of the reactive species and temperature fluctuations are anti-correlated across the subsonic region. Moreover, there is a linear relationship between the mass fraction and the velocity to the peak of heat release. Based on the strong Reynolds analogy, new thermodynamic correlations are proposed to account for the compressibility of the flow through the effect of the density and temperature variations on the mean fields. The boundary layer of cellular detonation wave propagating in a rectangular channel was also investigated and new correlations were proposed

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Jeanne, Marion. "Etude de systèmes robustes de décodage conjoint source-canal pour la transmission sans fil de vidéo." Rennes, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAR0018.

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Longchamp, Quentin. "Analyse expérimentale et numérique de l'écoulement dans le canal d'entrée d'un modèle de turbine bulbe." Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30591/30591.pdf.

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Abstract:

Ce travail de maitrise s’inscrit dans le cadre des activités de recherche du Laboratoire de Machines Hydraulique de l’Université Laval et a pour objectif la caractérisation de l’écoulement dans le canal d’entrée d’un modèle de turbine hydraulique de type bulbe. La représentation des champs de vitesses moyennes et des fluctuations sous différentes conditions d’opérations ont été obtenues en utilisant un système de mesure LDV. Un débalancement du débit et des structures tourbillonnaires dans le canal d’entrée ont été mises en évidence. La conception d’une géométrie d’obstacle provoquant une non-uniformité dans le canal d’entrée a été développée en tenant compte des prédictions de simulations numériques. Des simulations numériques de la machine complète en régime stationnaire et instationnaire selon deux configurations géométriques ont été menées pour déterminer l’influence des conditions d’entrée de l’écoulement sur les performances de la machine. Des comparaisons entre les quantités expérimentales et numériques ont été réalisées.
This work is part of the research activities of the Hydraulic Machines Laboratory of the Laval University and its objective is to contribute to the characterisation of the intake flow in a model of a bulb turbine. The representation of the mean velocity fields and the turbulent fluctuations under predefined operating conditions were obtained by the use of a LDV measurement system. Mass-flow imbalance and vortices in the intake channel were identified. The conception of an obstacle geometry causing a non-uniformity in the intake channel has been developed taking in consideration the predictions of numerical simulation. Numerical simulations of the complete machine for both steady and unsteady case were performed with and without obstacle in the intake channel. The objective of this process was to evaluate the influence of the intake flow condition on the turbine performances. Moreover, comparisons between experimental and numerical quantities were made.

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Ha-Ngoc, Hien. "Étude théorique et numérique du mouvement de poches de gaz en canal et en tube." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT026H.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la détermination de la vitesse et de la forme d'une poche de gaz en mouvement dans un canal ou dans un tube. Le problème est étudié analytiquement et numériquement dans le cadre de la théorie non visqueuse et de l'écoulement bi-dimensionnel : plan ou axisymétrique. Dans le cas du canal horizontal, en absence de tension superficielle, la solution du problème pour la vitesse de la poche et la hauteur du film de liquide peut être obtenue en étendant une démarche de Benjamin (1968). On a obtenu des solutions analytiques qui sont discutées pour trois cas : un écoulement de Couette, un écoulement de Poiseuille et un écoulement turbulent. Une méthode numérique résolvant à la fois l'équation de Poisson et l'équation de la tangente à l'interface a été développée pour étudier les effets de l'inclinaison et de la tension superficielle du canal ainsi que pour traiter le cas axisymétrique. Une analyse du problème des solutions multiples a été réalisée : le critère de vitesse maximale est utilisé pour choisir la solution physiquement admissible. La simulation numérique a été faite pour deux cas d'écoulement : plan et axisymétrique. Les résultats sont en bon accord avec les résultats expérimentaux, théoriques et numériques antérieurs. Les effets de la tension superficielle, de l'inclinaison, du mouvement moyen et de la distribution de vitesse du liquide ont été étudiés. Plusieurs conclusions importantes sur les effets de la tension superficielle ainsi que sur les effets couplés entre l'inclinaison ou la tension superficielle et le mouvement moyen du liquide ont été obtenues.

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Jarraya, Mohamed. "Investigation numérique de l'écoulement et du transfert thermique convectif dans un canal à paroi rainurée." Pau, 1994. http://www.theses.fr/1994PAUU3007.

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Abstract:

L'analyse fine des mécanismes de transferts thermiques convectifs en vue de leur amélioration représente un domaine important de recherche. L'étude numérique a été menée sur un canal plan dont l'une de ses parois comporte une ou plusieurs cavités rectangulaires disposées perpendiculairement au sens de l'écoulement. L'ensemble de l'étude met donc en évidence les propriétés dynamiques et thermiques d'écoulements laminaires ou turbulents en canal à paroi rainurée. Ainsi qu'il était prévisible, la présence d'une, voir deux, recirculations dans chaque rainure provoque localement une chute de l'efficacité du transfert. Celle-ci est à peine compensée par les augmentations locales déterminées dans les zones de décollement et de recollement de la couche limite thermique.

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BAZIN, VALERIE. "Contribution à l'analyse numérique d'écoulements de fluides viscoélastiques de type Maxwell dans un canal ondulé." Paris 11, 1990. http://www.theses.fr/1990PA112059.

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Abstract:

Le travail presente se divise en deux parties distinctes. Dans le premier chapitre nous considerons le probleme de benard en evolution pour un fluide viscoelastique de type phan-thien tanner, mais les resultats se generalisent pour d'autres lois de comportement. Nous montrons, pour des etats proches de l'etat proches de l'etat de pure convection, l'existence locale et l'unicite de solution, puis l'existence globale pour des nombes de rayleigh petits. La seconde partie est consacree a l'etude numerique d'un fluide de type maxwell dans un canal aux parois ondules dans le cadre stationnaire. Nous utilisons la formulation de fonction de courant-vorticite-contraintes afin de mettre en evidence le changement de type apparaissant dans l'equation de la vorticite. Deux directions sont alors proposees. Une methode de perturbation est mise en uvre dans le chapitre ii afin de nous ramener a la resolution d'un probleme lineaire. Le chapitre iii est consacre a l'etude de ce probleme non lineaire par une methode de type newton et une methode de point fixe. Differentes illustrations sont produites au cours de cette partie

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Farah, Francis Joumana. "Etude des systèmes de traitement numérique de canal pour la réception radio-mobile UMTS/TDD." Grenoble INPG, 2002. http://www.theses.fr/2002INPG0070.

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Garnier, Charles. "Modélisation numérique des écoulements ouverts de convection naturelle au sein d'un canal vertical asymétriquement chauffé." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066353/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la modélisation numérique des écoulements ouverts de convection naturelle au sein d'un canal vertical asymétriquement chauffé à flux constant. Elle s'inscrit dans un contexte national de comparaison associant approches numériques (benchmark de la Société Française de Thermique SFT) et expérimentales. La particularité de ce type d'écoulement réside dans le fait que le moteur du mouvement est situé au sein même de l'écoulement, rendant alors difficile la modélisation des interfaces et par conséquent la définition des conditions aux limites à appliquer aux frontières ouvertes du domaine de calcul. Nous proposons ici deux approches numériques de modélisation de ce type d'écoulement. La première approche consiste à inclure à la fois le canal vertical et son environnement extérieur dans le domaine de calcul. Cette approche intègre les interactions canal - environnement extérieur de manière implicite et nous permet d'obtenir une description complète de l'écoulement et ainsi de caractériser les interfaces du canal. Sur la base de ces simulations, des solutions numériques de référence modélisant un écoulement de convection naturelle dans un canal vertical immergé dans un environnement infini sont établies. La deuxième approche consiste à restreindre le domaine de calcul aux limites géométriques du canal. Plusieurs méthodes de résolution et modélisation des interfaces sont alors proposées et comparées avec les solutions de référence précédentes. Une approche originale basée sur des conditions limites de type Robin pour la pression motrice montre ainsi de très bon accords avec les solutions de référence
This thesis focuses on the numerical modeling of natural convection flows in a vertical channel asymmetrically heated at constant heat flux. It takes place in a national context of comparison of numerical approaches (benchmark of the French Thermic Society SFT) and experimental approaches. The main issues result in the fact that the driving forces lie within the computational domain so inlet and outlet flow cannot be a priori prescribed. Therefore it is difficult to model the interfaces and to prescribe boundary conditions at the open frontiers of the computational domain. We propose two numerical approaches for modeling this type of flow. In the first approach the numerical domain includes the vertical channel and its external surroundings in the computational domain. This approach implicitly integrates interactions between the channel and its external environment. This allows us to obtain a complete description of the flow and thus to characterize the channel interfaces. Based on these simulations, numerical reference solutions which are modeling a natural convection flow in a vertical channel immersed in a infinite environment are established. In the second approach the computational domain is restricted to the geometric limits of the channel. Several methods for the numerical resolution and for modeling of the interfaces are proposed and then compared with the previous reference solutions. An original modeling based on Robin boundary conditions for the driving pressure is described and shows very good agreement with the reference solutions

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BONNEFOY, Félicien. "Modélisation expérimentale et numérique des états de mer complexes." Phd thesis, Université de Nantes, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010065.

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Abstract:

L'étude de la houle multi-directionnelle fait partie des objectifs prioritaires du Laboratoire de Mécanique des Fluides, récemment doté d'un bassin de houle de grandes dimensions. Pour exploiter au mieux ces nouvelles capacités, l'objectif de cette thèse est d'acquérir des compétences concernant autant la génération des vagues directionnelles et l'analyse des mesures que la compréhension fine des phénomènes non linéaires associés à la houle.
Pour aider à la compréhension et à la maîtrise des effets non linéaires, deux modèles numériques reproduisant dans le domaine temporel toutes les fonctionnalités du bassin sont développés et validés (générateur de type serpent, murs latéraux, plage absorbante, profondeur finie). Ces modèles sont basés sur une méthode spectrale de résolution des équations potentielles. Le premier modèle est développé au second ordre en série de perturbation ; le second en non linéaire complet (approximation HOS).
Les techniques de génération existantes s'appuyant sur la réflexion sur les murs latéraux pour agrandir la zone de mesure utile sont employées dans les bassins numériques et expérimental. Le développement d'une solution analytique fréquentielle de la génération au second ordre permet de corriger le mouvement batteur en supprimant les ondes libres parasites dues aux non-linéarités.
Le problème de la reproduction déterministe de séquences de houle est abordé à travers l'étude des paquets de vagues focalisés. En 2D, un modèle partiel au troisième ordre estime les vitesses de phase non linéaires nécessaires à la prédiction correcte du mouvement batteur. En 3D, un modèle linéaire est employé pour traiter de la directionnalité.

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Dissertations / Theses on the topic 'Canal à houle numérique'

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