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Dissertations / Theses on the topic 'Ecoulement en eau peu profonde'
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Bresch, Didier. "Sur les fluides incompressibles : ecoulement en eau peu profonde, estimations d'energie, fluides non newtoniens." Clermont-Ferrand 2, 1997. http://www.theses.fr/1997CLF21982.
Full textAbstract:
Cette these, consacree essentiellement a l'etude de problemes lies aux fluides incompressibles, est composee de quatre parties. Ecoulements geophysiques. On effectue la modelisation, l'analyse mathematique et la simulation numerique d'un ecoulement regi par les equations de navier-stokes stationnaires avec adherence au fond, traction par le vent en surface et force de coriolis dans un domaine dont la profondeur est petite devant la largeur. On obtient des modeles 3d gouvernes par des equations 2d sur la surface, avec des poids traduisant l'influence du relief. Estimations d'energie : existence et decroissance exponentielle. On etablit l'existence de solutions des equations de navier-stokes stationnaires dans un demi-espace qui sont periodiques dans les directions paralleles au bord et qui decroissent exponentiellement avec la distance au bord. Encadrement de la trainee. On donne un encadrement de la trainee hydrodynamique pour un corps sans epaisseur se deplacant a vitesse constante en regime de stokes. Fluides non newtoniens. Par des decouplages convenablement choisis et par point fixe de schauder, on etablit des resultats d'existence et d'unicite pour les fluides de grade 2 et 3 en stationnaire et evolution pour des domaines seulement de classe c#2. Variations de domaine. On donne un contre-exemple de non conservation de la regularite du domaine par des variations normales.
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Albagnac, Julie. "Dynamique tridimensionnelle de dipôles tourbillonnaires en eau peu profonde." Phd thesis, Toulouse 3, 2010. http://oatao.univ-toulouse.fr/9847/1/Albagnac_9847.pdf.
Full textAbstract:
Les dipôles tourbillonnaires représentent des structures récurrentes dans les écoulements en eau peu profonde. Ils résultent souvent d'une bidimensionnalisation de la turbulence qui est liée à l'effet du confinement vertical. Pourtant, dans plusieurs études récentes, une structure tourbillonnaire secondaire à axe horizontal a été observée sur le front de dipôles expérimentaux en eau peu profonde, remettant ainsi en question l'hypothèse de bidimensionnalité de l'écoulement. Dans le cadre de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés à ce dernier point en étudiant la génération et la dynamique d'une structure secondaire sur le front du dipôle. Les dipôles tourbillonnaires sont générés expérimentalement par la fermeture d'une paire de pales dans une couche d'eau de faible épaisseur initialement au repos afin d'assurer une structure bidimensionnelle initiale. Les paramètres sans dimension pilotant l'écoulement sont le nombre de Reynolds Re = U0D0/nu (ou U0 et D0 représentent respectivement la vitesse de propagation et le diamètre initial du dipôle et nu est la viscosité cinématique de l'eau) et le rapport de forme des dipôles (ou nombre de confinement) C = h/D0 (ou h est la hauteur d'eau). Une étude paramétrique dans laquelle le nombre de Reynolds Re et le rapport de forme du dipôle C varient a été menée (C \in [0.075, 0.7] et Re \in [90, 470]). Dans le champ des paramètres étudiés, cinq différentes structures de l'écoulement sont observées. Une cartographie des différents régimes d'écoulement a été obtenue et a permis de montrer que la tridimensionnalisation des dipôles tourbillonnaires en eau peu profonde était contrôlée par un unique paramètre, C2Re. Lorsque une structure secondaire est observée sur le front du dipôle, la dynamique aux temps courts de celle-ci dépend du nombre de Reynolds alors que sa dynamique aux temps longs dépend du rapport de forme du dipôle. Afin de caractériser la structure dans son ensemble et en particulier d'accéder à chacune des étapes de sa tridimensionnalisation, une nouvelle technique de PIV 3D-3C scannée a été mise en place. Elle permet une mesure expérimentale du champ de pression et révèle que les branches du tourbillon transverse généré sur le front du dipôle montent en direction de la surface libre de part et d'autre des tourbillons primaires composant le dipôle.
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Zhao, Jie. "Development of a fast SPH model for non linear shallow water flows : application to coastal flooting and dam breaking." Ecole centrale de Nantes, 2012. http://www.theses.fr/2012ECDN0015.
Full textAbstract:
Pour des raisons de sécurité, le développement d’outils numériques devient primordial afin de simuler les conséquences économiques et humaines d’inondations exceptionnelles telles que des tsunamis ou la destruction de barrage retenant une quantité énorme d’eau. Parmi ces outils, la méthode SPH a su se démarquer des autres par sa capacité à se dispenser de l’utilisation de maillages. Le but de cette thèse est de continuer le dév eloppement du modèle SPH-SWEs (Équations en eau peu profonde – équation de Saint-Venant), développé dans le laboratoire LHEEA de l’École Centrale Nantes. Ce travail se situe à la suite de celui réalisé par Mr. De Leffe, pour lequel le modèle SPH standard (avec terme de viscosité artificielle) était destiné à la simulation d’écoulements côtiers. Cette thèse débute avec l’application du modèle SPH standard 1D à la propagation et au déferlement sur le rivage d’un tsunami. Les capacités du modèle sont ensuite améliorées, avec son adaptation à des situations présentant des discontinuités. Afin d’assurer sa stabilité, les solveurs de Riemann sont intégrés et développés dans le modèle, afin de capter les discontinuités de surface libre se produisant, ainsi que s’adapter aux modèles de fonds en escalier (représentant le cas le plus difficile dans toutes les topographies utilisées ultérieurement). Ensuite, le solveur SPH-SWEs 2D est présenté et validé, grâce à la simulation de cas bien connus des chercheurs et largement référencés, tels que l’écoulement au dessus de trois bosses suite à la rupture d’un barrage ou encore le tsunami d’Okushiri. Lors de la phase de validation, de nouvelles techniques sont utilisées afin de prendre en compte les spécificités des différentes simulations. Par exemple les conditions de non-réflexions aux limites du domaine étudié sont ajoutées, afin de permettre la simulation du parcours d’une vague se propageant sur un domaine très large. Finalement, les modèles SPH développés sont appliqués à une catastrophe réelle: la rupture du barrage de Malpasset. La robustesse et la capacité du solveur à simuler de telles situations utilisant des topographies complexes sont démontrées grâce à la comparaison des résultats obtenus avec les données mesurées lors de l’évènementFor human safety reasons, the development of numerical tools for the simulation of large flooding events becomes crucial. Among the different numerical modeling methods, the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) stands out due to its mesh-free characteristics. This thesis aims to pursue the development of the SPH model buil t in the LHEEA Laboratory of Centrale Nantes for SWEs (Shallow waters equations). This research is a continuation of the work by M. De Leffe, in which the standard SPH solver (with artificial viscosity term) was developed and primitively applied to coastal flows. This thesis begins with the application of the 1D standard SPH solver to the propagation and runup of the tsunami waves. Then the existing model capacity is improved by adapting the model to the situations with discontinuities. To ensure the stability, the Riemann-based SPH solver is developed to capture the sharp shock waves and to adapt the step-like bottoms, which represent the severest situation in the topographies. Then the 2D SPH-SWEs is presented and validated with the well-known test cases of dam breaks over three humps and the inundation of Okushiri tsunami. During the realization of the validations, some new techniques are introduced in the model in order to adapt better a specific simulation. For instance the non -reflecting boundary conditions are added to realize the simulation of interesting wave behaviour that occurs in a large field. Finally, the developed SPH-SWEs are applied to a real life event: the Malpasset dam break. The capability and robustness of the present scheme to deal with flooding such complex topographies are demonstrated through the comparison with the data observed in the event
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Audusse, Emmanuel. "Modelisation hyperbolique et analyse numerique pour les ecoulements en eaux peu profondes." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008047.
Full textAbstract:
Nous etudions dans cette these differentes lois de conservation hyperboliques associees a la modelisation des ecoulements en eaux peu profondes.Nous nous consacrons d'abord a l'analyse numerique du systeme de Saint-Venant avec termes sources. Nous presentons un schema volumes finis bidimensionnel d'ordre 2, conservatif et consistant, qui s'appuie sur une interpretation cinetique du systeme et une methode de reconstruction hydrostatique des variables aux interfaces. Ce schema preserve la positivite de la hauteur d'eau et l'etat stationnaire associe au lac au repos.
Nous etendons ensuite l'interpretation cinetique au couplage du systeme avec une equation de transport. Nous construisons un schema volumes finis a deux pas de temps, qui permet de prendre en compte les differentes vitesses de propagation de l'information presentes dans le probleme. Cette approche preserve les proprietes de stabilite du systeme et reduit sensiblement la diffusion numerique et les temps de calcul.
Nous proposons egalement un nouveau modele de Saint-Venant multicouche, qui permet de retrouver des profils de vitesse non constants, tout en preservant le caractere invariant et bidimensionnel du domaine de definition. Nous presentons sa derivation a partir des equations de Navier-Stokes et une etude de stabilite - energie, hyperbolicite. Nous etudions egalement ses relations avec d'autres modeles fluides et sa mise en oeuvre numerique, la encore basee sur l'utilisation des schemas cinetiques.
Enfin nous etablissons un theoreme d'unicite pour les lois de conservation scalaires avec flux discontinus. La preuve est basee sur l'utilisation d'une nouvelle famille d'entropies, qui constituent une adaptation naturelle des entropies de Kruzkov classiques au cas discontinu. Cette methode permet de lever certaines hypotheses classiques sur le flux - convexite, existence de bornes BV, nombre fini de discontinuites - et ne necessite pas l'introduction d'une condition d'interface.
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Redor, Ivan. "Etude expérimentale de la turbulence intégrable en eau peu profonde." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI077.
Full textAbstract:
La turbulence d'onde est un état statistique impliquant un grand nombre d'ondes couplées par effet non linéaire. Cet état générique est potentiellement décrit, dans la limite de faible non linéarité, par la théorie de la turbulence faible. Cette théorie prédit un phénoménologie proche de celle de la turbulence hydrodynamique avec en particulier une cascade d'énergie au travers des échelles. La thèse de doctorat se concentrera sur le cas d'ondes de gravité-capillarité à la surface d'un fluide dans la limite des grandes longueurs d'onde. Ce système est potentiellement représentatif d'états de mer lorsque la houle est développée. Des expériences seront menées dans le canal à Houle 1D de 36m du LEGI. Le cas des ondes unidirectionnelles est assez particulier dans le cadre général de la théorie de la turbulence faible. En effet il est prédit que la turbulence faible est instable dans ces conditions et que l'on devrait observer plutôt l'apparence de structures cohérentes de type soliton. Au cours de cette thèse, on testera différentes conditions de forçage pour tester les prédictions théoriques concernant les cascades d'énergie et de quantité de mouvement. On sortira également du cadre strict de la théorie pour étudier des régimes de forçage fort ou de faible profondeuIn the present PhD program, we will focus on the case of 1D surface gravity waves. This situation is related to the case of the swell observed in the ocean that shows usually a quasi unidirectional propagation. Wave turbulence in 1D shows fundamental particularities that are somewhat exotic depending on whetherthe wave propagation is uni or bi directional. Energy can cascade towards small scales or in contrast to large scales;weak turbulence can become unstable and lead to formation of solitons... Wave turbulence in 1D is a potentially veryrich framework related to oceanic issues.During this PhD, the graduatestudent will have to setup experiments in the 1D wave flume of theLEGI. This flume is 36 m long and it is currently used to study the sedimentdynamics in the vicinity of the shore(see picture). The student willdevelop a new scheme to generate and control the waves and a 2Dimagingsystem to record the free surface displacementin a way that isresolved both in time and space. For control purposes, additional ultrasoniclocal measurements of the surface displacement will be performed. Itwill then be possible to study in a very fine way, the weak or strong non-linearcouplings between waves, and perform advanced comparisons betweentheory and experiments. The student will also be associated to the otherstudies of the WATU project, in particular to share the measurement and data analysis techniques and so that to compare results among various configurations
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Jiang, Long yu. "Séparation et détection des trajets dans un guide d'onde en eau peu profonde." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00765238.
Full textAbstract:
En acoustique sous marine, les 'etudes sur les zones en eau peu profondes sontredevenues strat'egiques. Cette th'ese porte sur l' 'etude de la s'eparation et la d'etectionde trajet dans le cadre des eaux peu profondes tomographie acoustique oc'eanique. Dansune premi'ere 'etape de notre travail, nous avons donn'e un bref aperc¸u sur les techniquesexistantes de traitement acoustique sous-marine afin de trouver la difficult'e toujoursconfront'es 'a ce type de m'ethodes. Par cons'equent, nous avons fait une conclusion qu'ilest encore n'e cessaire d'am'eliorer la r'esolution de s'eparation afin de fournir des informationsplus utiles pour l' 'etape inverse de la tomographie acoustique oc'eanique.Ainsi, une enquˆete sur les mthodes haute r'esolution est effecut'ee. Enfin, nous avonspropos'e une m'ethode 'a haute r'esolution appel'ee lissage MUSICAL (MUSIC Active largeband), qui combine le lissage de fr'equence spatiale avec l'algorithme MUSICAL, pourune s'eparation efficace de trajet coh'erentes ou totalement corr'el'es. Cependant, cettem'ethode est bas'ee sur la connaissance a priori du nombre de trajet. Ainsi, nous introduisonsun test (exponential fitting test) (EFT) 'a l'aide de courte longueur des 'echantillonspour d'eterminer le nombre de trajets. Ces deux m'ethodes sont appliqu'ees 'a la fois desdonn'ees synth'etiques et les donn'ees r'eelles acquises dans un r'eservoir 'a petite 'echelle.Leurs performances sont compar'ees avec les m'ethodes conventionnelles pertinentes.
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Jiang, Long Yu. "Séparation et détection des trajets dans un guide d'onde en eau peu profonde." Thesis, Grenoble, 2012. http://www.theses.fr/2012GRENT050/document.
Full textAbstract:
En acoustique sous marine, les ´etudes sur les zones en eau peu profondes sontredevenues strat´egiques. Cette th`ese porte sur l’ ´etude de la s´eparation et la d´etectionde trajet dans le cadre des eaux peu profondes tomographie acoustique oc´eanique. Dansune premi´ere ´etape de notre travail, nous avons donn´e un bref aperc¸u sur les techniquesexistantes de traitement acoustique sous-marine afin de trouver la difficult´e toujoursconfront´es `a ce type de m´ethodes. Par cons´equent, nous avons fait une conclusion qu’ilest encore n´e cessaire d’am´eliorer la r´esolution de s´eparation afin de fournir des informationsplus utiles pour l’ ´etape inverse de la tomographie acoustique oc´eanique.Ainsi, une enquˆete sur les mthodes haute r´esolution est effecut´ee. Enfin, nous avonspropos´e une m´ethode `a haute r´esolution appel´ee lissage MUSICAL (MUSIC Active largeband), qui combine le lissage de fr´equence spatiale avec l’algorithme MUSICAL, pourune s´eparation efficace de trajet coh´erentes ou totalement corr´el´es. Cependant, cettem´ethode est bas´ee sur la connaissance a priori du nombre de trajet. Ainsi, nous introduisonsun test (exponential fitting test) (EFT) `a l’aide de courte longueur des ´echantillonspour d´eterminer le nombre de trajets. Ces deux m´ethodes sont appliqu´ees `a la fois desdonn´ees synth´etiques et les donn´ees r´eelles acquises dans un r´eservoir `a petite ´echelle.Leurs performances sont compar´ees avec les m´ethodes conventionnelles pertinentesAs the studies on shallow-water acoustics became an active field again, this dissertationfocuses on studying the separation and detection of raypaths in the context of shallowwaterocean acoustic tomography. As a first step of our work, we have given a briefreview on the existing array processing techniques in underwater acoustics so as to findthe difficulties still faced by these methods. Consequently, we made a conclusion thatit is still necessary to improve the separation resolution in order to provide more usefulinformation for the inverse step of ocean acoustic tomography. Thus, a survey on highresolutionmethod is provided to discover the technique which can be extended to separatethe raypaths in our application background. Finally, we proposed a high-resolutionmethod called smoothing-MUSICAL (MUSIC Actif Large band), which combines thespatial-frequency smoothing with MUSICAL algorithm, for efficient separation of coherentor fully correlated raypaths. However, this method is based on the prior knowledgeof the number of raypaths. Thus, we introduce an exponential fitting test (EFT)using short-length samples to determine the number of raypaths. These two methodsare both applied to synthetic data and real data acquired in a tank at small scale. Theirperformances are compared with the relevant conventional methods respectively
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Francius, Marc. "Contribution à la dynamique des ondes de gravité non linéaires en eau peu profonde." Aix-Marseille 2, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX22101.
Full text
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Pinettes, Marie-Jane. "Etude de problèmes tridimensionnels de propagation et diffraction d'ondes de gravité en eau peu profonde." Grenoble : ANRT, 1985. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37595070f.
Full text
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Lahaye, Noé. "Dynamique, interactions et instabilités de structures cohérentes agéostrophiques dans les modèles en eau peu profonde." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066289/document.
Full textAbstract:
Les structures cohérentes sont fréquemment observées dans les écoulements océaniques et atmosphériques. A moyenne et grande échelle, ces structures sont souvent proches de l'équilibre géostrophique. Cependant, pour des nombres de Rossby plus grands, les effets agéostrophiques entrent en jeu et modifient leur dynamique. Les propriétés des structures cohérentes agéostrophiques sont étudiées dans cette thèse, principalement à l'aide de simulations numériques, dans des modèles conceptuels des écoulements océaniques et atmosphériques à grande et moyenne échelle : les modèles en eau peu profonde. L'instabilité de tourbillons intenses (tourbillons anticycloniques isolés et cyclones tropicaux) dans les modèles en eau peu profonde à une et deux couches est étudiée. L'impact des différents paramètres sur ces instabilités est quantifié, et des simulations numériques de leur saturation non linéaire permet de dégager l'importance des mouvements agéostrophiques associés. Dans un second temps, des structures quasi-stationnaires agéostrophiques sont obtenues numériquement dans les modèles à une et deux couches. Ces structures, consistant en des dipôles et tripôles de vorticité (barotropes ou baroclines) sont stables, et la circulation agéostrophique qui leur est associée n'entraîne pas d'émission d'ondes d'inertie-gravité. Enfin, la turbulence d'ondes et de tourbillons en déclin dans un modèle à une couche est étudiée. L'évolution de l'écoulement à partir de conditions initiales très différentes est discutée, notamment en ce qui concerne les propriétés agéostrophiques de l'écoulement, le couplage ondes-tourbillons et la sensibilité aux conditions initialesCoherent structures are ubiquitous features of atmospheric and oceanic flows. Their associated meso- and large scale circulation is in geostrophic equilibrium. However, at increasing Rossby numbers, ageostrophic effects may push the structures away from this equilibrium, and new types of instabilities can also disturb their dynamics. In this thesis, the properties of ageostrophic coherent structures are investigated, mainly by means of direct numerical simulations. This is done in the framework of simplified conceptual models of meso- and large scale oceanic and atmospheric flows, namely Rotating Shallow Water models. The instability of intense vortices (isolated anticyclonic vortices and tropical cyclones) in one-layer and two-layer shallow water models are studied. Direct numerical simulations of the nonlinear saturation of these instabilities allow us to study the properties of the ageostrophic part of the flow, such as the inertia-gravity wave emission and the formation of shocks. Then, quasi-stationary ageostrophic structures are obtained by means of numerical simulations in one-layer and two-layer models. It consists of vortex dipoles or tripoles, either baroclinic or barotropic, which are stable and whose ageostrophic component does not imply inertia-gravity waves emission. Finally, decaying vortex and wave turbulence is studied in the one-layer model. The evolution of the flow for very different initial conditions is discussed and we put the emphasis on the ageostrophic properties of the flow, the wave-vortex coupling and the sensitivity to initial conditions
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Avanthey, Loïca. "Acquisition et reconstruction de données 3D denses sous-marines en eau peu profonde par des robots d'exploration." Thesis, Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0055/document.
Full textAbstract:
Notre planète est pour l’essentiel recouverte par les mers et les océans, or notre connaissance des fonds marins est très inférieure à celle que nous possédons sur les terres émergées. Dans ce mémoire, nous cherchons à concevoir un système dédié à la cartographie thématique à grande échelle pour obtenir à la demande un nuage de points dense représentatif d’une scène sous-marine ou subaquatique par reconstruction tridimensionnelle. Le caractère complexe de ce type de système nous amène à privilégier une approche délibérément transversale. Nous nous intéresserons en particulier aux problématiques posées par l’étude à l’échelle des individus de petites zones en eau peu profonde. Les premières concernent l’acquisition in situ efficace de couples stéréoscopiques avec une logistique adaptée à la taille des zones observées : nous proposons pour cela un microsystème agile, peu coûteux et suffisamment automatisé pour fournir des données reproductibles et comparables. Les secondes portent sur l’extraction fiable de l’information tridimensionnelle à partir des données acquises : nous exposons les algorithmes que nous avons élaborés pour prendre en compte les caractéristiques particulières du milieu aquatique (dynamisme, propagation difficile des ondes électromagnétiques, etc.). Nous abordons donc en détail dans ce mémoire les problèmes d’appariement dense, d’étalonnage, d’acquisition in situ, de recalage et de redondance des données rencontrés dans le milieu sous-marinOur planet is mostly covered by seas and oceans. However, our knowledge of the seabed is far more restricted than that of land surface. In this thesis, we seek to develop a system dedicated to precise thematic mapping to obtain a dense point cloud of an underwater area on demand by using three-dimensional reconstruction. The complex nature of this type of system leads us to favor a multidisciplinary approach. We will examine in particular the issues raised by studying small shallow water areas on the scale of individual objects. The first problems concern the effective in situ acquisition of stereo pairs with logistics adapted to the sizes of the observed areas: for this, we propose an agile, affordable microsystem which is sufficiently automated to provide reproducible and comparable data. The second set of problems relates to the reliable extraction of three-dimensional information from the acquired data: we outline the algorithms we have developed to take into account the particular characteristics of the aquatic environment (such as its dynamics or its light absorption). We therefore discuss in detail the issues encountered in the underwater environment concerning dense matching, calibration, in situ acquisition, data registration and redundancy
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Mohamed, Ali Debyaoui. "Contribution à la modélisation mathématique et numérique pour des modèles d'écoulement non-linéaires dispersifs en eaux peu profondes." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2020. http://www.theses.fr/2020TOUL0002.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la modélisation et l'analyse mathématique de modèles asymptotiques utilisés en océanographie et décrivant la propagation des ondes longues.L'objectif de cette thèse est de construire et de justifier de nouveaux modèles asymptotiques en tenant compte de la variation de la topographie et de la section transversale.Pour ce faire, plusieurs hypothèses sont formulées sur la profondeur de l'eau et les déformations de la section transversale. La première partie de cette thèse consiste à mettre le problème en équations et à trouver des modèles asymptotiques et à les étudier mathématiquement, voir l'analyse linéaire de la dispersion et de shoaling.Dans la deuxième partie, un modèle unidimensionnel des ondes longues, moyennées par section, est développé. Des équations tridimensionnelles du mouvement des fluides non visqueux et incompressibles sont d'abord intégrées sur une section transversale du canal, ce qui donne les équations de type SGN. Le nouveau modèle est donc adéquat pour décrire des ondes fortement non linéaires et faiblement dispersives le long d'un canal de section transversale arbitraire et non uniforme. Plus précisément, le nouveau modèle étend le modèle de Saint-Venant à moyenne de section et généralise les équations de Serre-Green-Naghdi à toute section.Ce nouveau modèle a été reformulé d'une manière plus appropriée pour la résolution numérique en conservant le même ordre de précision que l'original et en améliorant ses propriétés de dispersion. Enfin, nous présentons quelques simulations numériques pour étudier l'influence du changement de section sur la propagation d'une onde solitaire.La dernière partie de cette thèse est consacrée à la simulation numérique du modèle SGN avec une nouvelle reformulationThis work focuses on the modeling and mathematical analysis of asymptotic models used in oceanography describing long wave propagation.This thesis aims to derive and justify new asymptotic models taking into account the variation in topography and cross-section.To do so, several hypotheses are formulated on water depth and cross-sectional deformations. The first part of this thesis is to put the problem into equations, and to find asymptotic models and study them mathematically, see the linear analysis of dispersion and shoaling.In the second part, a one-dimensional model of section-averaged long waves is developed. Three-dimensional equations of motion of non-viscous and incompressible fluids are first integrated over a cross-section of the channel, resulting in the SGN-type equations. Therefore, the new model is adequate to describe fully non-linear and weakly dispersive waves along a channel of an arbitrary and non-uniform cross-section. Specifically, the new model extends the Saint-Venant model to cross-section mean and generalizes the Serre-Green-Naghdi equations to any cross-section.This new model has been reformulated in a way more appropriate for numerical resolution by maintaining the same order of accuracy as the original and improving its propertiesof dispersion. Finally, we present some numerical simulations to study the influence of the change of section on the propagation of a solitary wave.The last part of this thesis is devoted to the numerical simulation of the SGN model with a new reformulation
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Cristini, Paul. "Contribution à l'étude de la propagation sonore en eau peu profonde : influence de la nature du fond sur le champ acoustique dans la lame d'eau." Aix-Marseille 2, 1991. http://www.theses.fr/1991AIX22069.
Full textAbstract:
La principale caracteristique de la propagation en eau peu profonde reside dans le fait que, a grande distance de la source, le champ acoustique present dans la lame d'eau se presente sous la forme d'une somme finie de modes dont les caracteristiques varient, entre autres choses, avec la nature du fond marin. C'est cette influence du sous-sol marin sur la propagation acoustique qui fait l'objet de ce travail. Dans un premier temps, nous nous sommes attaches au calcul du champ de pression dans la couche d'eau en presence d'un fond stratifie, ce qui nous a permis de mettre en evidence le role preponderant joue par le coefficient de reflexion du fond marin. Les resultats obtenus sont ensuite appliques a des configurations simples du fond marin et plus particulierement au cas d'une couche fluide (couche sedimentaire) reposant sur un fond elastique semi-infini (soubassement rocheux). Cette etude a permis de mettre en evidence l'influence d'une onde de surface de type stoneley sur l'agencement des modes presents dans la couche d'eau. Ensuite, pour etudier de maniere numerique le comportement de ces milieux stratifies, nous avons mis en uvre une methode issue de la sismique dont l'utilisation s'est averee plus souple que les methodes generalement employees en acoustique. Enfin, la derniere partie de ce travail concerne l'identification des modes, par une methode d'analyse spectrale a base de fft, a partir de releves experimentaux du champ et les possibilites d'identification des parametres acoustiques du fond marin quand celui-ci est constitue d'un milieu fluide semi-infini
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Debreu, Laurent. "Raffinement adaptatif de maillage et méthodes de zoom : application aux modèles d'océan." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10004.
Full textAbstract:
Ce travail est centre sur l'etude des differents aspects lies au raffinement local, fixe ou adaptatif, de maillage dans le contexte de la modelisation oceanique. Apres avoir rappele les principales methodes de raffinement pour les maillages structures, nous insistons sur l'algorithme de berger et oliger, que nous avons choisi pour la suite. Une analyse numerique de cet algorithme mene, sous certaines hypotheses simplificatrices, a des conditions de stabilite et des estimations d'erreur faisant intervenir les operateurs de discretisation et de transferts inter-grilles (interpolations, restrictions). Les resultats mettent notamment en relief l'influence des petites echelles contenues dans la solution haute resolution sur la stabilite de l'algorithme, ainsi que le role de l'intervalle de temps entre les etapes de remaillage. Des applications a deux modeles d'ocean simplifies (modele quasi-geostrophique multicouches et modele en eau peu profonde) montrent les potentialites de la methode dans un cadre academique. Les solutions sont en effet tres proches de celles obtenues avec un maillage haute resolution couvrant l'ensemble du domaine, et ce pour un cout nettement moindre. Les difficultes de l'extension de ces resultats a un modele realiste sont ensuite exposees. L'attention est notamment portee sur la gestion de la topographie du fond de l'ocean, sur la non divergence du transport barotrope (hypothese du toit rigide) et sur la gestion des iles. De premieres experiences numeriques sont effectuees dans un modele aux equations primitives de l'ocean atlantique nord et equatorial. Enfin du point de vue informatique, l'insertion du raffinement adaptatif de maillage dans un code numerique existant est une tache difficile qui a pu etre grandement simplifiee grace au developpement de librairies specifiques. Le probleme de la parallelisation de l'algorithme de berger oliger est egalement evoque.
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Guerziz, Allaoua. "Etudes théorique et expérimentale de la cinématique fine des ondes longues de gravité au voisinage des obstacles." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10076.
Full textAbstract:
La theorie generalisee de l'eau peu profonde est utilisee pour la description de la cinematique des ondes longues de gravite au voisinage d'obstacles immerges. Une etude detaillee au premier ordre d'approximation est faite dans le cas particulier de la barriere verticale. On trouve une relation explicite definissant les modes evanescents. Des traces decrivent clairement le champ des vitesses et la zone d'influence des perturbations locales. Grace a des mesures au laser, il a ete possible de faire une comparaison avec les resultats theoriques. D'autre part, nous avons donne une interpretation physique nouvelle de l'ensemble des modes evanescents grace a l'utilisation de certains ecoulements a potentiel classiques ou la surface libre est remplacee par un toit. Cette methode a ete appliquee a l'etude d'obstacles de forme elliptique. L'extension de cette theorie aux ordres superieurs met en evidence, d'une part la propagation des ondes reflechie et transmise par cet obstacle, et d'autre part les variations sensibles de certaines caracteristiques de l'onde solitaire emise (notamment l'amplitude) pres de cet obstacle. Des experiences faites dans le grand canal de 36 metres confirment partiellement ces resultats. Pour expliquer ces ecarts, nous avons utilise une technique de visualisation mettant en evidence la generation d'un ecoulement cisaille spirale degenerant en un tourbillon par viscosite. Ces resultats permettent des lors d'envisager une approche theorique du phenomene
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Le, Thi Minh Nghia. "Etudes théorique et expérimentale du passage des ondes longues sur des obstacles immergés." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG0134.
Full textAbstract:
L'etude des perturbations d'ondes de gravite, dues a la presence d'un seuil ou une plaque plane horizontale immergee, a ete faite dans le cadre de la theorie de l'eau peu profonde. Une description complete de la cinetique du phenomene dans le voisinage des obstacles a ete faite. Des expressions explicites sont donnees pour les coefficients de transmission et reflexion dans le cas des obstacles semi-infinis. Pour une plaque ou un seuil de longueur finie, le calcul des coefficients de reflexion et de transmission se ramene a la resolution d'un systeme d'equations aux differences. Ce systeme a ete resolu numeriquement dans le cas de l'onde solitaire incidente. Le cas ou l'onde incidente est de type sinusoidale a ete egalement etudie. L'etude des modes evanescents a ete faite de maniere completement analytique et l'on a defini leur domaine d'influence. En parallele avec ces etudes theoriques, les phenomenes ont ete mesures dans le canal de 36 m de l'institut de mecanique de grenoble et les champs proches et lointains ont fait l'objet de comparaisons detaillees, mettant en evidence un bon accord entre theorie et experience
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Pons, Kévin. "Modélisation des tsunamis : propagation et impact." Thesis, Toulon, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUL0014/document.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de la modélisation des tsunamis, des grandes échelles de propagation aux impacts sur desstructures côtières. Un inventaire des phénomènes physiques associés est établi et des modèles adéquats sontprésentés. Une étude numérique avec le modèle de Saint-Venant est effectuée avec le développement d’uneméthode de raffinement de maillage à seuil automatique. La simplicité et les performances de l’approche sontdémontrées. Pour améliorer la précision des prévisions, un système original approchant le modèle Serre-Green-Nahgdi est investigué. Une méthode pour prendre en compte la dissipation d’énergie au déferlement estproposée. Ce modèle permet d’envisager la modélisation fine de la propagation et de l’arrivée à la côte destsunamis dispersifs et non linéaires en des temps de calcul acceptables. Les différents types d’impact sur desstructures sont modélisés grâce à un modèle diphasique compressible permettant de considérer les écoulementsà phases séparées et les milieux aérés. Pour envisager une résolution à tous les régimes, des schémas TousMach sont investigués. Un schéma Tous Mach à variation totale limitée est proposé. Grâce à cette approche,des impacts incompressibles et compressibles sont investigués avec le même modèle. Les impactsd’écoulements aérés induisent des pressions moins élevées mais sur des temps plus longs que leurshomologues en phases pures. Bien que le schéma Tous Mach proposé soit moins sujet aux oscillationsnumériques que les préconditionnements classiques de la littérature, des oscillations non physiques à basnombre de Mach sont mises en évidence sur certains cas tests. Pour finir, une méthode de couplage entremodèles de propagation et d’impact est proposée, afin de pouvoir simuler un tsunami finement avec desmodèles appropriés à chacune de ces phasesThis thesis deals with tsunami modeling, from the large propagation scales to impacts on coastal structures. Aninventory of the associated physical phenomena is given and some adequat models are presented. A numericalstudy is carried out with the Saint-Venant model with the devellopment of an automatic refinment adaptivemesh method. The resolution efficiency and simplicity is justified. To increase the accuracy forecasts, anoriginal system which approximates the Serre-Green-Naghdi model is investigated. A breaking wave methodassociated with this model is proposed. This dissipative model allows thinking about accurate dispersive nonlinear tsunamis simulations up to the coast. Several wave impacts on stuctures are investigated with a generaltwo-phase model allowing separate phases as well as aerated impact studies. The all Mach regime numericaldifficulties are investigated. A new all Mach scheme with limited total variation bound is proposed. Thanks tothis approach, incompressible and compressible impacts are investigated with the same model. Aerated impactsare shown to give smaller impact pressure but on longer time than pure fluid impacts. In spite that the all Machscheme proposed reduces the numerical oscillations of classical literature preconditionning, some unphysicaloscillations are highlighted on some test cases. At the end, a coupling method is proposed in order to accuratlymodel the propagation and the impact of a tsunami with appropriated models for each phases
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Anda, Ondo Diemer. "Modélisation et analyse des systèmes à paramètres distribués non linéaires par la méthode de Boltzmann sur réseau : application aux écoulements à surface libre." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00860782.
Full textAbstract:
Nous étudions dans cette thèse, composée de deux parties, la modélisation des écoulements en eaux peu profondes par la méthode de Boltzmann sur réseau et l'analyse des propriétés de commandabilité et d'observabilité des modèles obtenus. Dans la première partie, nous nous consacrons d'abord à la modélisation par la méthode de Boltzmann sur réseau des équations de Saint-Venant. En utilisant une linéarisation autour d'un profil d'équilibre, une représentation sous forme d'état des modèles de Boltzmann sur réseau est définie. Cette représentation incorpore les termes de force, et permet une définition complète des entrées (commandes) et des sorties (mesures). Nous représentons ensuite les phénomènes de sédimentation dans les écoulements en eaux peu profondes avec la méthode de Boltzmann sur réseau. Ce modèle défini en une dimension est validé numériquement en le comparant avec un modèle de volumes finis qui résout les équations de Saint-Venant-Exner. Le modèle LB défini est moins gourmand en temps de calcul et plus facile à manipuler que les modèles traditionnels. Dans la deuxième partie, nous traitons de l'analyse des propriétés de commandabilit é et d'observabilité des modèles LB obtenus. La première analyse est faite sur les critères algébriques de Kalmann et permet d'établir la non conservation des propriétés de commandabilité et d'observabilité lorsque l'ordre de réduction du système est augmenté. Une analyse plus approfondie basée sur la détermination les grammiens de commandabilit é et d'observabilité montre également que le constat reste valide pour les méthodes de discrétisation classique. La résolution des grammiens est faite avec des méthodes particulièrement adaptées aux structures creuses et de grande dimension que sont les matrices de la dynamique, de commande et/ou d'observation des modèles LB. Enfin, nous établissons que pour une commande aux frontières classique des canaux d'irrigation en débit et hauteur, la famille de systèmes des modèles LB d'ordre réduit n'est pas uniformément commandable alors qu'avec l'utilisation des variables de scattering comme variables de commande, cette famille devient uniformément commandable.
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Richard, Gael. "Elaboration d'un modèle d'écoulements turbulents en faible profondeur : application au ressaut hydraulique et aux trains de rouleaux." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4764/document.
Full textAbstract:
On dérive un nouveau modèle d’écoulements cisaillés et turbulents d’eau peu profonde. Les écarts de la vitesse horizontale par rapport à sa valeur moyenne sont pris en compte par une nouvelle variable appelée enstrophie, liée à la vorticité et à l’énergie turbulente. Le modèle comporte trois équations qui sont les bilans de masse, de quantité de mouvement et d’énergie. Le modèle est hyperbolique et peut être écrit sous forme conservative. L’énergie turbulente, dont l’intensité peut être importante, est produite par les ondes de choc qui apparaissent naturellement dans le modèle. Les écoulements rapidement variés étudiés sont caractérisés par l’existence d’une structure turbulente appelée rouleau dans laquelle la dissipation d’énergie turbulente joue un rôle majeur. Cette dissipation, qui détermine notamment le profil de profondeur, est modélisée par l’introduction d’un terme nouveau dans le bilan d’énergie. Le modèle comporte deux paramètres. L’un gouverne la dissipation de l’énergie turbulente du rouleau. L’autre paramètre, l’enstrophie de paroi, liée au cisaillement sur le fond, peut être considéré comme constant dans la partie rapidement variée d’un écoulement, sur laquelle il exerce une influence assez faible. Ce modèle a été appliqué avec succès aux vagues des trains de rouleaux et au ressaut hydraulique classique. Le profil de la surface libre est en très bon accord avec les résultats expérimentaux. L’étude numérique en régime non stationnaire permet notamment de prédire le régime oscillatoire du ressaut hydraulique. La fréquence d’oscillations correspondante est en accord satisfaisant avec les mesures expérimentales de la littératureWe derive a new model of turbulent shear shallow water flows. The deviation of the horizontal velocity from its average value is taken into account by a new variable called enstrophy, which is related to the vorticity and to the turbulent energy. The model consists of three equations which are the balances of mass, momentum and energy. The model is hyperbolic and can be written in conservative form. The turbulent energy, which can be of high intensity, is produced in shock waves which appear naturally in the model. The rapidly varied flows we studied are characterized by the presence of a turbulent structure called roller in which the turbulent energy dissipation plays a major part. This dissipation, which determines, in particular, the depth profile, is modelled by the introduction of a new term in the energy balance equation. The model contains two parameters. The first one governs the dissipation of the turbulent energy of the roller. The second one, the wall enstrophy, related to the shearing at the bottom, can be considered as constant in the rapidly varied part of the flow on which it does not exert an important influence. This model was successfully applied to roll waves and to the classical hydraulic jump. The free surface profile was found in very good agreement with the experimental results. The numerical study in the non-stationary case can notably predict the oscillations of the hydraulic jump. The corresponding oscillation frequency is in good agreement with the experimental measures found in the literature
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Guazzelli, Elisabeth. "Deux etudes experimentales du desordre en hydrodynamique physique." Aix-Marseille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX11017.
Full textAbstract:
Description spatiale des structures convectives dans l'instabilite de cisaillement elliptique d'un nematique. Analyse geometrique du desordre par analogie avec la cristallographie bidimensionnelle: etude des defauts dans la structure en rouleaux et de la desorganisation de la structure bidimentionnelle; etude de la propagation des ondes de gravite en eau peu profonde sur des fonds variables
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Ivanova, Kseniya. "Mathematical model of multi-dimensional shear shallow water flows : problems and solutions." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0642/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur la résolution numérique du modèle multi-dimensionnel d'écoulement cisaillé en eau peu profonde. Dans le cas d'un mouvement unidimensionnel, ces équations coïncident avec les équations de la dynamique de gaz pour un choix particulier de l'équation d'état. Dans le cas multi-dimensionnel, le système est complètement différent du modèle de la dynamique de gaz. Il s'agit d'un système EDP hyperbolique 2D non-conservatif qui rappelle un modèle de turbulence barotrope. Le modèle comporte trois types d'ondes correspondant à la propagation des ondes de surface, des ondes de cisaillement et à celle de la discontinuité de contact. Nous présentons dans le cas 2D un schéma numérique basé sur une nouvelle approche de ``splitting" pour les systèmes d'équations non-conservatives. Chaque sous-système ne contient qu'une seule famille d'ondes: ondes de surface ou ondes de cisaillement, et discontinuité de contact. La précision d'une telle approche est testée sur des solutions exactes 2D décrivant l'écoulement lorsque la vitesse est linéaire par rapport aux variables spatiales, ainsi que sur des solutions décrivant des trains de rouleaux 1D. Finalement, nous modélisons un ressaut hydraulique circulaire formé dans un écoulement convergent radial d'eau. Les résultats numériques obtenus sont clairement similaires à ceux obtenus expérimentalement: oscillations du ressaut et son rotation avec formation du point singulier. L'ensemble des validations proposées dans ce manuscrit démontre les aptitudes du modèle et de la méthode numérique pour la résolution des problèmes complexes d'écoulements cisaillés en eau peu profonde multidimensionnelsThis thesis is devoted to the numerical modelling of multi-dimensional shear shallow water flows. In 1D case, the corresponding equations coincide with the equations describing non--isentropic gas flows with a special equation of state. However, in the multi-D case, the system differs significantly from the gas dynamics model. This is a 2D hyperbolic non-conservative system of equations which is reminiscent of a generic Reynolds averaged model of barotropic turbulent flows. The model has three families of characteristics corresponding to the propagation of surface waves, shear waves and average flow (contact characteristics). First, we show the ability of the one-dimensional conservative shear shallow water model to predict the formation of roll-waves from unstable initial data. The stability of roll waves is also studied.Second, we present in 2D case a new numerical scheme based on a splitting approach for non-conservative systems of equations. Each split subsystem contains only one family of waves (either surface or shear waves) and contact characteristics. The accuracy of such an approach is tested on exact 2D solutions describing the flow where the velocity is linear with respect to the space variables, and on the solutions describing 1D roll waves. Finally, we model a circular hydraulic jump formed in a convergent radial flow of water. Obtained numerical results are qualitatively similar to those observed experimentally: oscillation of the hydraulic jump and its rotation with formation of a singular point. These validations demonstrate the capability of the model and numerical method to solve challenging multi--dimensional problems of shear shallow water flows
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PHAM, Chi-Tuong. "Stabilité et dynamique d'écoulements de fluides parfaits barotropes autour d'un obstacle en présence de dispersion." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006825.
Full textAbstract:
Cette thèse regroupe une série de travaux ayant tous trait à des systèmes hamiltoniens non linéaires spatialement étendus présentant une bifurcation nœud-col. Elle est constituée de deux parties. Nous étudions dans une première partie la transition à la dissipation de systèmes unidimensionnels soumis à un forçage local et régis par des équations de type sine-Gordon ou Schrödinger non linéaire (ESNL). Nous en calculons analytiquement les solutions stationnaires et caractérisons le comportement dynamique au voisinage de celles-ci près de la bifurcation. Lorsque la relation de dispersion des systèmes possède une fréquence de coupure, le comportement dynamique est caractéristique de systèmes hamiltoniens. A contrario, lorsque la relation de dispersion ne possède pas de fréquence de coupure, la dynamique du système se couple avec l'émission d'ondes sonores qui joue le rôle d'un amortissement effectif. Elle devient alors typique de systèmes dissipatifs. En outre, les modes propres temporels du système subissent une délocalisation spatiale. La seconde partie de la thèse concerne l'étude de deux types d'écoulements bidimensionnels de fluides parfaits barotropes autour d'un obstacle : un écoulement décrit par l'ESNL et un écoulement à surface libre dans l'approximation eau peu profonde, où sont pris en compte les effets dispersifs dus aux effets de tension de surface. Lorsque la longueur caractérisant la dispersion des ondes sonores tend vers zéro, ces deux écoulements se réduisent à l'écoulement autour d'un disque d'un fluide eulérien compressible, auquel se superpose une couche limite que nous calculons analytiquement. Par des méthodes de suivi de branches fondés sur des développements pseudo-spectraux, nous calculons le diagramme de bifurcation complet des deux écoulements. En étudiant la dynamique des deux systèmes au-delà de la bifurcation, nous mettons en évidence une émission d'excitations (dans le cas de l'ESNL) dont la nature dépend du rapport de la longueur de cohérence sur la taille de l'obstacle. Dans le cadre de l'écoulement en eau peu profonde, cette émission est remplacée par une singularité à temps fini de démouillage.
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El, Mahi Imad. "Schémas volumes finis pour la simulation numérique de problèmes à fronts raides en maillages non structurés adaptatifs." Rouen, 1999. http://www.theses.fr/1999ROUES019.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée a l'étude numérique de systèmes de lois de conservation bidimensionnelles modélisant des écoulements instationnaires à fronts raides. La démarche adoptée ici est celle des volumes finis cell-centered, sur maillages non structures. Deux modèles sont considérés : l'inflammation d'une goutte, et l'écoulement de l'eau peu profonde couple au transport-diffusion du polluant. Concernant le premier modèle, la raideur spatiale et temporelle du phénomène est prise en compte par l'utilisation d'un procède de raffinement-déraffinement dynamique du maillage. La partie visqueuse des équations est discrétisée à l'aide d'une reconstruction du type green-gauss basée sur la cellule diamant et une interpolation aux moindres carres. Cette technique s'est révélée très efficace lorsque des maillages adaptatifs sont utilisés. Enfin, en considérant une loi de conservation scalaire bidimensionnelle, nous montrons que, sous une condition du type cfl qui est raisonnable, le schéma d'ordre deux utilisé pour la partie convective satisfait le principe du maximum. Nous mettons en évidence ici la propagation d'une flamme triple au cours du processus d'allumage d'une goutte, quand la réaction chimique est suffisamment rapide par rapport au processus de diffusion moléculaire et de diffusion de la température. Pour l'écoulement de l'eau peu profonde, nous avons adopté un schéma semi-implicite linéarisé pour le calcul des termes de frottement et une extension du schéma de Bermudez pour les termes de pente. Enfin, dans le cas ou le système de Saint-venant est couplé à l'équation de transport d'une substance polluante, nous avons utilisé le schéma vf4 pour la discrétisation de la partie diffusive sur des maillages non structurés triangulaires. Plusieurs tests numériques et comparaisons avec des résultats expérimentaux, en une et deux dimensions d'espace, sont réalisés.
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Jourdain, Dominique. "Caractérisation expérimentale du canal sous-marin petit fond pour la transmission acoustique horizontale." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0074.
Full textAbstract:
En milieu sous-marin, les performances des systemes de communication par voie acoustique sont limitees par les conditions de propagation: le milieu est bruyant, variable, diffuseur, multitrajets celles-ci sont encore plus defavorables en petits fonds, en raison des interactions multiples des rayons sonores avec la surface et le fond. L'etalement de la reponse peut alors correspondre a plusieurs temps symboles et creer de l'interference entre symboles transmis. Par ailleurs, l'addition des trajets multiples provoquent des evanouissements en reception. Enfin, le milieu est tres variable en temps, et les divers mouvements de la surface et des transducteurs induisent de l'effet doppler. Ce travail de these propose une etude aussi systematique que possible des caracteristiques du canal de transmission petit fond dans la gamme des frequences utiles aux transmissions acoustiques. Il est base sur des signaux experimentaux enregistres sur une quinzaine de sites differents. L'ensemble des donnees recueillies couvre une large variete de configurations (hauteur d'eau, distance de transmission, etats de surface et type de fond). Les reponses impulsionnelles du canal sont obtenues par filtrage adapte de signaux modules en phase. Leur analyse permet d'etudier l'influence des conditions experimentales sur la structure des trajets multiples. Les retards, amplitudes et phases des trajets principaux sont analyses dans la mesure du possible et donnent des renseignements directs sur les qualites des reflexions surface et fond. On evalue egalement l'influence des conditions de propagation sur les parametres pertinents pour la definition des systemes de transmission de donnees: etalement temporel, doppler, taux de fading, frequences et durees des evanouissements en reception. Un chapitre de synthese examine la valeur des parametres obtenus en fonction des imperatifs de la communication
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Trémolet, Yannick. "Parallélisation d'algorithmes variationnels d'assimilation de données en météorologie." Grenoble 1, 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10211.
Full textAbstract:
Le probleme de l'assimilation de donnees sous sa forme generale peut se formuler: comment utiliser simultanement un modele theorique et des observations pour obtenir la meilleure prevision meteorologique ou oceanographique ?, sa resolution est tres couteuse, pour la prochaine generation de modeles elle necessitera une puissance de calcul de l'ordre de 10 tflops. A l'heure actuelle, aucun calculateur n'est capable de fournir de telles performances mais cela devrait etre possible dans quelques annees, en particulier grace aux ordinateurs paralleles a memoire distribuee. Mais, la programmation de ces machines reste un processus complique et on ne connait pas de methode generale pour paralleliser de maniere optimale un algorithme donne. Nous tenterons, de repondre au probleme de la parallelisation de l'assimilation de donnees variationnelle, ce qui nous conduira a etudier la parallelisation d'algorithmes numeriques d'optimisation assez generaux. Pour cela, nous etendrons la methodologie de l'ecriture des modeles adjoints au cas ou le modele direct est parallele avec echanges de messages explicites. Nous etudierons les differentes approches possibles pour paralleliser la resolution du probleme de l'assimilation de donnees: au niveau des modeles meteorologiques direct et adjoints, au niveau de l'algorithme d'optimisation ou enfin au niveau du probleme lui-meme. Cela nous conduira a transformer un probleme sequentiel d'optimisation sans contraintes en un ensemble de problemes d'optimisation relativement independants qui pourront etre resolus en parallele. Nous etudierons plusieurs variantes de ces trois approches tres generales et leur utilite dans le cadre du probleme de l'assimilation de donnees. Nous terminerons par l'application des methodes de parallelisation precedentes au modele de shallow water et comparerons leurs performances. Nous presenterons egalement une parallelisation du modele meteorologique arps (advanced regional prediction system)
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RAMIREZ, CAROLINE. "Contribution à l'étude des ondes internes non-linéaires en milieu tournant." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10221.
Full textAbstract:
Nous etudions a l'aide de la theorie de l'eau peu profonde une onde interne plane dans le contexte d'un fluide tournant stratifie en bicouche. Differents cas ont ete traites pour lesquels les hypotheses de faible ecart de densite entre les couches et de faibles epaisseurs de couches sont considerees independamment ou en meme temps. Nous apportons la demonstration qu'une equation d'ostrovsky gouverne les ondes internes non-lineaires d'interface dans le cas faiblement tournant. Nous demontrons que reduire l'ecart de densite conduit a augmenter les effets de la rotation. Enfin nous etablissons les equations qui gouvernent les ondes internes dans quelques cas particuliers et nous donnons la forme de celle-ci. Des experiences ont ete menees dans la grande cuve tournante du laboratoire coriolis pour etudier l'influence de la rotation sur des ondes internes axisymetriques. Nous avons mis en evidence quelques phenomenes interessant et les conclusions experimentales confirment nos resultats analytiques en ce qui concerne les influences respectives de l'ecart de densite et de la rotation. La rotation modifie considerablement les lois d'evolution de l'amplitude en fonction de la distance au centre de la cuve. Une autre partie de l'etude a ete consacree a la recherche experimentale de la generation des ondes internes non-lineaires par la maree en presence du talus continental ainsi que leur propagation. L'originalite de ce travail reside dans la generation d'ondes internes tridimensionnelles ainsi que dans la prise en compte des effets de la rotation sur le mecanisme de generation et la propagation des ondes. Nous avons montre que seul le jusant engendre la maree interne sur le plateau et le talus. La rotation n'agit pas sur le mecanisme de generation mais sur la propagation des ondes, de plus elle en diminue l'amplitude et en augmente la vitesse de propagation.
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Clamond, Didier. "Amplitudes et phases dans la théorie des ondes de gravité." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10152.
Full textAbstract:
Dans cette these, la propagation d'une onde courte sur une onde solitaire est etudiee d'un point de vue theorique et experimental. Les equations des ondes de gravite sont non lineaires et la solution generale est inconnue. Alors, des methodes de perturbations sont utilisees pour obtenir une approximation de la solution et une description qualitative des phenomenes. Il y a principalement deux theories de ce type: la theorie de stokes et la theorie de l'eau peu profonde. La theorie de stokes decrit les ondes courtes, et la theorie de l'eau peu profonde les ondes longues. Ces deux theories ne sont jamais valides dans pour les memes valeurs des parametres caracteristiques. Nous etudions l'interaction entre une onde courte et une onde longue, choisir l'une de ces theories est donc impossible: il est necessaire d'en developper une nouvelle. Une methode de perturbation de type wkb, adaptee aux equations non lineaires, donne une theorie capable de decrire des ondes courtes et longues simultanement. Les principaux resultats sont des dephasages et des variations de frequences (effets doppler). La partie experimentale donne des mesures du dephasage subit par l'onde courte. L'accord entre theorie et experience est excellent
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Guibourg, Sandrine. "MModélisations numérique et expérimentale des houles bidimensionnelles en zone cotière." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10160.
Full textAbstract:
Une analyse theorique detaillee des equations de boussinesq et de serre a ete realisee. Les domaines de validite de chaque equation ont ete determines theoriquement. Ces equations d'ondes longues sont discretisees selon un schema aux differences finies pour des ondes de surface libre sur fond plat et fond variable. Par le biais d'une comparaison numerique avec des essais experimentaux d'ondes longues sur fond plat, les modeles numeriques ont ete etendus a la description des ondes courtes. Un terme dispersif correctif a ete introduit pour ameliorer les capacites dispersives des modeles. Des essais numeriques de propagation d'ondes longues sur un talus ont egalement ete compares aux experiences. Une etude de l'interaction d'une houle courte de haute frequence avec une onde solitaire nous a conduit a mesurer le dephasage que subit l'onde courte apres le passage du soliton. Nous nous sommes consacres a la validation experimentale d'une comparaison entre les modeles de boussinesq et de serre sur des plages peu inclinees, ainsi qu'a l'evolution du nombre d'ursell le long de la plage. L'etude experimentale a ensuite ete etendue aux phenomenes de run up, de run down et aux calculs des coefficients de reflexion des plages etudiees. Pour calculer numeriquement les run up, nous avons ameliore le modele de serre par des conditions de trait de cote variable
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Baey, Jean-Michel. "Instabilites d'un courant d'eau intermediaire." Grenoble 1, 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10095.
Full textAbstract:
Des experiences ont ete menees dans la grande cuve tournante du laboratoire coriolis pour etudier la stabilite d'un courant d'eau intermediaire. On introduit a l'interface d'un bicouche une eau de densite intermediaire le long de la paroi verticale. Le debit du courant a la sortie de l'injecteur et la hauteur d'eau dans la cuve sont constants. Un tel courant est caracterise par cinq nombres adimensionnels : trois rapports geometriques, le nombre de rossby ou de froude et le nombre d'ekman. On a observe cinq comportements principaux d'une veine d'eau intermediaire : (1) un courant stable le long de la paroi de la cuve pour des grands nombres de rossby et d'ekman definis a la sortie de l'injecteur ; une nette evolution du comportement du courant quand ces nombres diminuent avec (2) une serie de tourbillons cycloniques en aval d'une partie stable, (3) une instabilite anticyclonique, (4) des dipoles se detachant du courant et (5) le detachement de lentilles d'eau intermediaire anticycloniques s'apparentant aux meddies pour les plus petites valeurs des nombres de rossby et d'ekman. Chaque instabilite est aussi caracterisee par les nombres adimensionnels locaux definis juste en amont de l'instabilite. Un modele analytique en shallow-water a ete developpe et s'adapte aux experiences presentant un caractere instable. Le calcul des transferts d'energie montre que la nature des differentes instabilites est mixte c'est a dire a la fois barotrope et barocline. En fait, le type de phenomene qui apparait depend de l'importance relative de l'instabilite barotrope par rapport a l'instabilite barocline. Un courant stable, quant a lui, est geostrophique. Son elargissement en aval peut s'expliquer avec l'existence de transports d'ekman aux interfaces et des instabilites de type kelvin-helmholtz.
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Nguyen, Thanh Don. "Impact de la résolution et de la précision de la topographie sur la modélisation de la dynamique d’invasion d’une crue en plaine inondable." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0093/document.
Full textAbstract:
Nous analysons dans cette thèse différents aspects associés à la modélisation des écoulements à surface libre en eaux peu profondes (Shallow Water). Nous étudions tout d’abord le système d’équations de Saint-Venant à deux dimensions et leur résolution par la méthode numérique des volumes finis, en portant une attention particulière sur les aspects hyperboliques et conservatifs. Ces schémas permettent de traiter les équilibres stationnaires, les interfaces sec/mouillé et aussi de modéliser des écoulements subcritique, transcritique et supercritique. Nous présentons ensuite la théorie de la méthode d’assimilation variationnelle de données adaptée à ce type d’écoulement. Son application au travers des études de sensibilité est longuement discutée dans le cadre de l'hydraulique à surface libre. Après cette partie à caractère théorique, la partie tests commence par une qualification de l’ensemble des méthodes numériques qui sont implémentées dans le code DassFlow, développé à l’Université de Toulouse, principalement à l’IMT mais aussi à l’IMFT. Ce code résout les équations Shallow Water par une méthode de volumes finis et est validé par comparaison avec les solutions analytiques pour des cas tests classiques. Ces mêmes résultats sont comparés avec un autre code d’hydraulique à surface libre aux éléments finis en deux dimensions, Telemac 2D. Une particularité notable du code DassFlow est de permettre l’assimilation variationnelle de données grâce au code adjoint permettant le calcul du gradient de la fonction coût. Ce code adjoint a été obtenu en utilisant l'outil de différentiation automatique Tapenade (Inria). Nous testons ensuite sur un cas réel, hydrauliquement complexe, différentes qualités de Modèles Numériques de Terrain (MNT) et de bathymétrie du lit d’une rivière. Ces informations proviennent soit d’une base de données classique type IGN, soit d’informations LIDAR à très haute résolution. La comparaison des influences respectives de la bathymétrie, du maillage et du type de code utilisé, sur la dynamique d’inondation est menée très finement. Enfin nous réalisons des études cartographiques de sensibilité aux paramètres du modèle sur DassFlow. Ces cartes montrent l’influence respective des différents paramètres ou de la localisation des points de mesure virtuels. Cette localisation optimale de ces points est nécessaire pour une future assimilation de données efficienteWe analyze in this thesis various aspects associated with the modeling of free surface flows in shallow water approximation. We first study the system of Saint-Venant equations in two dimensions and its resolution with the numerical finite volumes method, focusing in particular on aspects hyperbolic and conservative. These schemes can process stationary equilibria, wetdry interfaces and model subcritical, transcritical and supercritical flows. After, we present the variational data assimilation method theory fitted to this kind of flow. Its application through sensitivity studies is fully discussed in the context of free surface water. After this theoretical part, we test the qualification of numerical methods implemented in the code Dassflow, developed at the University of Toulouse, mainly at l'IMT, but also at IMFT. This code solves the Shallow Water equations by finite volume method and is validated by comparison with analytical solutions for standard test cases. These results are compared with another hydraulic free surface flow code using finite elements in two dimensions: Telemac2D. A significant feature of the Dassflow code is to allow variational data assimilation using the adjoint method for calculating the cost function gradient. The adjoint code was obtained using the automatic differentiation tool Tapenade (INRIA). Then, the test is carried on a real hydraulically complex case using different qualities of Digital Elevation Models (DEM) and bathymetry of the river bed. This information are provided by either a conventional database types IGN or a very high resolution LIDAR information. The comparison of the respective influences of bathymetry, mesh size, kind of code used on the dynamics of flooding is very finely explored. Finally we perform sensitivity mapping studies on parameters of the Dassflow model. These maps show the respective influence of different parameters and of the location of virtual measurement points. This optimal location of these points is necessary for an efficient data assimilation in the future
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Delestre, Olivier. "Simulation du ruissellement d'eau de pluie sur des surfaces agricoles." Phd thesis, Université d'Orléans, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00587197.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est le développement d'un modèle et d'une méthode numérique adaptés à la simulation du ruissellement d'eau de pluie sur des surfaces agricoles. Pour cela, nous utilisons un système d'équations aux dérivées partielles pour les eaux peu profondes : le système de Saint Venant. La pluie et l'infiltration y sont pris en compte par l'ajout de termes source et le couplage avec un modèle d'infiltration. Le système étant hyperbolique et conservatif nous choisissons d'utiliser un schéma aux volumes finis avec reconstruction hydrostatique. Avec cette reconstruction nous obtenons un schéma permettant de traiter les équilibres stationnaires et les interfaces sec/mouillé dues aux événements pluvieux. Tout d'abord, nous effectuons une comparaison systématique de différents flux numériques, de différentes reconstructions d'ordre deux (MUSCL et ENO modifiées) et de différentes méthodes de traitement des frottements sur des solutions analytiques unidimensionnelles. Ces comparaisons nous permettent de choisir une méthode numérique adaptée à la simulation du ruissellement qui en outre capture les phénomènes de type roll-waves. Ensuite nous nous intéressons au traitement de la pluie et de l'infiltration à l'aide du modèle de Green-Ampt. Cette méthode généralisée en dimension deux est validée sur des résultats expérimentaux obtenus à l'INRA d'Orléans et à l'IRD. La méthode numérique choisie et validée a été implémentée dans FullSWOF_2D un logiciel libre écrit en C++ pour la simulation de ruissellement d'eau de pluie sur des surfaces agricoles.