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Dissertations / Theses on the topic 'Écoulement (hydrologie) – Vitesse – Modèles mathématiques'
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Jaumouillié, Patrice. "Hétérogénéités des vitesses et des concentrations dans les collecteurs d'assainissement : application à la mesure des flux polluants." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12650.
Full textAbstract:
Les mesures permanentes en réseau d'assainissement se développent, mais des problèmes de conception des points de mesure et d'interprétation des données qui en sont issues restent non résolus. Une difficulté concerne l'échantillonnage spatial de la section transversale d'un écoulement : les capteurs de vitesses et préleveurs n'échantillonnent qu'une partie d'une section et cela se répercute sur la précision des mesures des flux polluants. On a donc cherché à appréhender la répartition des vitesses et des concentrations dans une section soumise à des sollicitations hydrauliques connues, pour vérifier la représentativité des capteurs qui peuvent y être implantés. Un protocole permettant de qualifier des sections de mesure, et de définir le traitement à appliquer aux mesures brutes pour mieux estimer les mesurandes est proposé. Ce protocole est basé sur l'utilisation d'un code de calcul, paramétré à partir des résultats relevés sur le terrain, réalisés à l'aide de matériels spécifiques.
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Guérin, Adrien. "Dynamique de l'écoulement dans un aquifère non confiné." Sorbonne Paris Cité, 2015. https://hal.science/tel-01884762.
Full textAbstract:
L'évolution du débit d'une rivière présente généralement des épisodes de crues intenses, au cours desquels le débit augmente rapidement, suivis par une diminution lente du débit lorsque la pluie s'arrête. Dans ce manuscrit, nous montrons que l'écoulement souterrain dans un aquifère non confiné permet de comprendre cette dynamique. Dans le cadre de l'approximation de Dupuit-Boussinesq (eau peu profonde), la vitesse de montée de crue ˙Q est une fonction non-linéaire du taux de précipitations R : ˙Q ∝ R 3/2. Après la pluie, on distingue deux régimes asymptotiques de décrue. Au début de la décrue, le débit décroît proportionnellement à l'inverse de la racine du temps ( Q ∝ 1/ √ t (Polubarinova-Kochina, 1962)). En fin de décrue, le débit décroît comme l'inverse du temps au carré (Q ∝ 1/t 2(Boussinesq, 1903)). L'étude d'un aquifère de laboratoire soumis à une pluie artificielle confirme l'existence de ces régimes asymptotiques. Ce dispositif expérimental simplifié (aquifère homogène et bidimensionnel) génère des montées de crue réalistes, en l'absence de ruissellement. L'instrumentation d'un site de terrain dans le bassin versant de la Ravine Quiock, sur l'île de Basse-Terre en Guadeloupe, révèle un comportement similaire. La surface de la nappe et le débit de la rivière évoluent simultanément pendant la pluie et se conforment aux prédictions théoriques. Comme dans l'expérience de laboratoire, cet aquifère réagit donc non-linéairement au forçage induit par les précipitations. L'analyse de données acquises dans trois autres bassins versants (Plynlimon, Pays de Galles, et Laval, France) confirme le caractère non-linéaire de la réponse d'un aquifère à la pluie : ˙Q ∝ Rn, avec n > 1. Cependant, l'exposant obtenu est différent de 3/2. Une expérience préliminaire en laboratoire suggère que cet écart à la théorie de Dupuit-Boussinesq pourrait être induit par l'écoulement vertical dans l'aquifère<br>River hydrographs generally exhibit intense flood events during which the discharge increases quickly during rainfall, anc decreases slowly afterwards. In this manuscript, we show that the dynamics of groundwater in an unconfined aquifer can account for these features. In the frame of the Dupuit-Boussinesq (shallow-water) approximation, the discharge increase rate ˙Q is a non-linear fonction of the rainfall rate R : ˙Q ∝ R 3/2. After the rain, two consecutive asymptotic regimes compose the drought flow. During the early drought flow, the discharge decreases as the inverse square root of time ( Q ∝ 1/ √ t(Polubarinova-Kochina (1962)). Later, the discharge decreases as the inverse square of time (Q ∝ 1/t 2(Boussinesq, 1903)). A laboratory aquifer (homogeneous and bidimensional) submitted to artificial rainfall confirms the existence of these asymptotic regimes. This simplified experimental setup generates a realistic flood signal, in the absence of surface runoff. Field observation in the catchment of the Quiock Creek, Guadeloiipe reveals a similar behaviour. The water table and the river discharge evolve simultaneously during rainfall, and conform to theory. Like in our laboratory experiment, this aquifer reacts non-linearly to forcing by rainfall. The river discharge from three other catchments (Plynlimon, Wales and Laval, France) confirms this non-linear reaction : ˙Q ∝ R n , with n > 1. The exponent, however, is different from 3/2. A preliminary laboratory experiment suggests that this breakdown of the Dupuit-Boussinesq theory is due to vertical groundwater flow
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Ficchí, Andrea. "An adaptive hydrological model for multiple time-steps : diagnostics and improvements based on fluxes consistency." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2017PA066097.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse vise à explorer la question du changement d'échelle temporelle en modélisation hydrologique conceptuelle. Les principaux objectifs sont : (i) étudier les effets du changement du pas de temps sur les performances, les paramètres et la structure des modèles hydrologiques ; (ii) mettre au point un modèle pluie-débit applicable à différents pas de temps. Notre point de départ est le modèle global journalier GR4J, développé à Irstea. Ce modèle a été choisi comme le modèle de référence à adapter à d'autres résolutions plus fines, jusqu'à des pas de temps infra-horaires, en suivant une approche descendante. Pour nos tests, nous avons construit une base de données de 240 bassins versants non influencés en France, à différents pas de temps allant de 6 minutes à 1 jour, en utilisant: (i) les données pluviométriques à 6 minutes et la réanalyse des lames d'eau journalières à plus haute résolution spatiale ; (ii) les données de température journalière pour le calcul de l'évapotranspiration potentielle ; (iii) les données hydrométriques à pas de temps variable. Nous avons étudié l'impact de la distribution temporelle des entrées sur les performances du modèle en se focalisant sur la simulation de crue, sur la base de 2400 événements. Ensuite, notre évaluation du modèle a porté sur l'analyse de la cohérence des flux internes du modèle à différents pas de temps, afin d'assurer une performance satisfaisante à travers un fonctionnement du modèle cohérent. Notre diagnostic du modèle nous a permis d'identifier une amélioration de la structure du modèle à différents pas de temps infra-journaliers basée sur la complexification de la composante d'interception du modèle<br>This thesis aims at exploring the question of temporal scaling in lumped conceptual hydrological modelling. The main objectives of the thesis are to: (i) study the effects of varying the modelling time step on the performance, parameters and structure of hydrological models; (ii) develop a hydrological model operating at different time steps, from daily to sub-hourly, through a unified, robust and coherent modelling framework at different time scales. Our starting point is the chain of conceptual rainfall-runoff models called ‘GR’, developed at Irstea, and in particular the daily ‘GR4J’ lumped model. The GR4J model will be the baseline model to be effectively downscaled up to sub-hourly time steps following a top-down approach. An hourly adaptation of this model had already been proposed in previous research studies, but some questions on the optimality of the structure at sub-daily time steps were still open. This thesis builds on these previous studies on the hourly model and responds to the operational expectations of improving and adapting the model at multiple sub-daily and sub-hourly time steps, which is particularly interesting for flood forecasting applications. For our modelling tests, we built a database of 240 unregulated catchments in metropolitan France, at multiple time steps, from 6-minute to 1 day, using fine time step hydro-climatic datasets available: (i) 6-min rain gauges and higher spatial-density daily reanalysis data for precipitation; (ii) daily temperature data for potential evapotranspiration (making assumptions on sub-daily patterns); (iii) sub-hourly variable time step streamflow data. We investigated the impact of the inputs temporal distribution on model outputs and performance in a flood simulation perspective based on 2400 selected flood events. Then our model evaluation focused on the consistency of model internal fluxes at different time steps, in order to ensure obtaining a satisfactory model performance by a coherent model functioning at multiple time steps. Our model diagnosis led us to identify and test a significant improvement of the model structure at sub-daily time steps based on the complexification of the interception component of the model. Thus, we propose a new version of the model at multiple sub-daily time steps, with the addition of an interception store without extra free parameters. Our tests also confirm the suitability at multiple time steps of a modified groundwater exchange function proposed earlier, leading to overall improved model accuracy and coherence
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Bel, Fdhila R'bei. "Analyse expérimentale et modélisation d'un écoulement vertical à bulles dans un élargissement brusque." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT090H.
Full textAbstract:
Cette recherche concerne l'analyse physique et la modelisation des ecoulements diphasiques disperses. L'objectif general etait de definir et de tester un modele a deux fluides en vue de la predetermination d'ecoulements diphasiques en situations complexes. L'ecoulement eau-air a bulles, dans un elargissement brusque vertical a constitue le cas de base etudie. L'installation experimentale concue pour mener cette etude, comprend une conduite cylindrique verticale d'environ 14 m de hauteur avec un changement brusque de section de rapport 0,5, situe a 9 m de l'injection. L'utilisation de l'anemometrie a film chaud, apres mise au point du traitement adapte du signal diphasique, nous a permis d'acceder au champ cinematique moyen et aux composantes du tenseur de reynolds de la phase continue. La distribution locale du taux de presence du gaz est obtenue au moyen d'une sonde a fibre optique. A partir des mesures de champ cinematique moyen et fluctuant et des equations de bilan, on a determine les forces interfaciales moyennes telles qu'elles apparaissent dans les modeles a 2 fluides. Le role important des termes non lineaires lies aux champs fluctuants des deux phases est ainsi mis en evidence et on montre qu'une bonne predetermination de la distribution du taux de vide et de la turbulence exige de prendre en compte l'influence de ces termes. Ces conclusions sont confirmees par une etude theorique et numerique qui s'appuie sur l'utilisation du code de calcul a deux fluides melodif developpe au laboratoire national d'hydraulique. Une analyse theorique sur la formulation des termes interfaciaux a ete developpee en portant une attention particuliere a la modelisation des composantes non lineaires turbulentes, les modifications apportees concernent l'effet de la force de pression et de la dispersion des inclusions. Dans cette nouvelle version, la code melodif s'avere beaucoup plus performant pour la predetermination du taux de vide
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Teshome, Tewodros Meless. "Computational fluid dynamics application to optimize and evaluate the performance of high rate algal pond system." Thesis, Strasbourg, 2020. http://www.theses.fr/2020STRAD002.
Full textAbstract:
Le chenal à haut rendement algal (CHRA) est l'un des moyens les plus appropriés pour la production de biomasse algale. Cette étude s'intéresse à l'effet de l'hydrodynamique d'un CHRA à l'échelle pilote afin d’y optimiser le mélange. La mécanique des fluides numérique a fait ses preuves en offrant la possibilité de comprendre et d'optimiser des paramètres hydrodynamiques complexes qui sont généralement considérés comme des facteurs décisifs du degré de mélange. Dans cette étude, deux approches alternatives de modélisation CFD, les méthodes vitesse d’entrée et maillage dynamique, sont utilisées pour simuler l'hydrodynamique du bassin. Les données de champs vitesse et de traçage expérimentales sont utilisées pour valider et comparer les performances de ces approches. Les profils de vitesse horizontaux sur la profondeur à trois positions présentent une meilleure concordance avec les valeurs expérimentales avec la méthode maillage dynamique que la méthode vitesse d’entrée. D'autre part, avec la diffusion turbulente incluse dans la méthode vitesse d’entrée, on constate une bonne concordance entre les valeurs simulées et expérimentales du traceur dans un temps de simulation beaucoup plus court qu’avec l'approche du maillage dynamique. Le temps de calcul pour le maillage dynamique est extrêmement long sans qu'il y ait un avantage équivalent dans le résultat de la simulation du traceur par rapport à la méthode de la vitesse d'entrée, dans cette configuration particulière du modèle. Pour améliorer la prédiction de la vitesse à partir de la méthode de la vitesse d'entrée, le profil de vitesse expérimental de la mesure ADV a été appliqué sur la condition aux limites d’entrée du modèle. Une modification simple a également été apportée à la géométrie du bassin pour démontrer l'effet du déflecteur sur les conditions de mélange et la consommation d'énergie. La mise en place de déflecteurs pourrait rendre la distribution des vitesses uniforme, ce qui minimiserait la consommation d'énergie et réduirait les zones mortes<br>In a well-mixed condition, High Rate Algal Pond (HRAP) is one of the most appropriate ways for algal biomass production. This study is interested in the effect of the hydrodynamics inside a lab-scale HRAP that plays an important role to realize proper mixing. Computational Fluid Dynamics has proven itself to offer the possibilities of understanding and optimizing complex hydrodynamic parameters that are commonly considered as decisive factors to the degree of mixing. In this study, two alternative CFD modeling approaches, Inlet Velocity and Dynamic Mesh methods, are used to simulate the pond hydrodynamics. Measured velocity and tracer data are used to validate and compare the performance of these approaches. Horizontal velocity profiles across the depth of flow at three locations display higher agreement with the experimental values in the Dynamic Mesh method than the Inlet Velocity method. On the other hand, with turbulence diffusion included in the Inlet velocity method, good agreement is found between simulated and experimental tracer values in fairly short simulation time than in the Dynamic Mesh approach. The computational time for Dynamic Mesh is extremely exaggerated without an equivalent advantage in the tracer simulation result over the Inlet Velocity method in this particular model setup. To enhance the velocity prediction from Inlet Velocity method, velocity profile from ADV measurement has been applied on the inlet patch of the model and better fitting curves are observed in this case. Simple modification has also been made on the geometry of the pond to demonstrate the effect of the flow deflector on mixing condition and power consumption. The provision of deflectors could make the velocity distribution uniform thereby minimizing power consumption and reducing the dead zones
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Renault, Daniel. "Modélisation hydrologique en irrigation de surface : analyse de la vitesse de la linéarisation de la vitesse du front d'avencement : alive." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20224.
Full textAbstract:
Une solution analytique du bilan en debit des ecoulements en irrigation de surface met en relation une loi de vitesse d'avancement en double exponentielle pour une loi d'infiltration de horton. L'analyse des donnees de terrain conduit a une remise en cause des hypotheses habituellement prises dans les modeles d'irrigation de surface. Le modele alive permet de mieux integrer la variation de debit, de section et d'infiltration
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Ramier, David. "Bilan hydrique des voiries urbaines : observations et modélisation." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2008.
Full textAbstract:
Les voiries urbaines produisent des débits importants à cause du ruissellement de l’eau en surface. La présence de ce ruissellement fort pose des problèmes environnementaux et la présence d’eau en surface, des problèmes de sécurité routière. L’objectif de ce travail est d’étudier la formation du ruissellement sur les voiries. Pour cela le ruissellement est étudié en relation avec les autres termes qui composent le bilan hydrique d’une voirie. Une première partie expérimentale effectuée sur des plaques d’enrobé de voirie (surface de 0,5 m²) montre que les pertes au ruissellement sont principalement constituées par le stockage d’eau à la surface et à l’intérieur de l’enrobé au cours de l’événement pluvieux. Puis l’eau stockée est ensuite évaporée. Afin de mieux comprendre l’évaporation, une expérience de comparaison de différentes méthodes d’estimation de l’évaporation est réalisée au-dessus d’un parking (surface de 2500 m²). Cette expérience a mis en avant la difficulté d’une telle mesure pour ce type de surface. L’étude de deux tronçons de voirie (surfaces de 477 et 311 m²), suivis pendant 38 mois au LCPC-Nantes, montre que les coefficients de ruissellement sont variables et que les pertes au ruissellement sont non négligeables (entre 30 et 40 % de la pluie selon le tronçon). Un modèle simple de pertes au ruissellement construit à partir de pertes initiales et continues ne permet pas de reproduire de façon satisfaisante le coefficient de ruissellement. Enfin pour compléter ces observations expérimentales, un modèle à base physique est utilisé. Ce modèle associe un module d’écoulement en milieu poreux et un module de ruissellement. Le transfert du ruissellement dans le caniveau est simulé par le modèle de Muskingum. Ce modèle est appliqué aux tronçons de voiries étudiés expérimentalement. Une étude de sensibilité du modèle montre l’influence de la conductivité hydraulique à saturation et de la capacité de stockage de l’enrobé<br>Urban roads produce important flow because of water runoff. This significant runoff involves environmental problems and water on road surface involves problems of safety road. The objective of this work is to study the formation of the runoff on the roads. So the runoff is studied in relation to the other terms constitutive of the water budget on a road. A first experimental part carried out on bituminous plates of road (area of 0. 5 m²) shows that the runoff losses are mainly composed by storage of water on the surface and inside the bituminous plate during the event. Then the intercepted water is evaporated. In order to better understand evaporation, an experimental comparison of different methods of evaporation estimation is carried out above a carpark (area of 2500 m²). This experiment put ahead the difficulty of such measurement for this kind of surface. The study of two roads stretches (area of 477 and 311 m²), instrumented during 38 months on the LCPC-Nantes, shows that runoff coefficients are variable and that runoff losses are considerable (between 30 and 40 % of the rain according to the stretch). A simple model of losses built from initial and continuous losses cannot reproduce correctly runoff coefficients. Finally to supplement these experimental observations, a physical based model is applied. This model associate a module of flow in porous media and a runoff module. The runoff transfer in the gutter is simulated by the Muskingum’s model. This model is applied to experimental studied roads stretches. A sensitivity analysis shows the influence of saturated hydraulic conductivity and of storage capacity of the bituminous
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Cappa, Frédéric. "Processus hydromécaniques couplés dans les réseaux de fractures hétérogènes : caractérisation in situ et simulations numériques." Nice, 2005. http://www.theses.fr/2005NICE4096.
Full text
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Sabat, Mira. "Mathematical modeling of suspended sediment transport in free surface flows : from the empirical to the numerical approach." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6130.
Full textAbstract:
La distribution verticale de la concentration des sédiments en suspension joue un rôle majeur dans l’étude du taux et la capacité de transport d’une rivière. Il existe, dans la bibliographie, plusieurs modèles de distribution des vitesses et des concentrations dont les conditions d’utilisation sont souvent ambigües. Vue la difficulté des mesures sur terrain, il est nécessaire d’utiliser et de savoir choisir un profil numérique. Le but de cette thèse est de concevoir de nouveaux outils pour étudier la distribution verticale des vitesses et des concentrations. Dans ce contexte, nous présentons deux nouveaux coefficients de diffusivités obtenus par l’introduction d’opérateurs de corrections au profil parabolique. Ces deux modèles donnent en utilisant l’équation de convection diffusion et le principe de Boussinesq deux profils analytiques de concentration et de vitesse. Aussi nous mettons au point une méthode qui permet de faire le choix entre les différents modèles mathématiques représentants le même phénomène physique et deux méthodes pour l’intersection des profils et pour l’extension des profils dans les cas où le modèle applicable n’est pas unique ou n’existe pas. Ensuite, nous appliquons cette méthode à l’étude des profils verticaux de vitesse et des distributions de la concentration des sédiments en suspension en régime stationnaire et uniforme, et nous développons le code expert pour la distribution verticale des concentrations, code_ERESA. Dans une annexe, nous testons l’utilisation du code de volumes finies code_Saturne pour l’étude de la distribution verticale des vitesses et des concentrations des sédiments en suspension dans les écoulements de surface<br>The vertical distribution of suspended sediment concentration and velocity plays a major role in the study of the transport rate and the transport capacities of a river. Many suspended sediments concentration and velocity profiles exist in the literature, having ambiguous conditions of application. In addition, it is not easy to conduct in – situ measurements. This reveals, not only the utility of using numerical profiles, but also the responsibility of choosing an optimal one. The present thesis aims to conceive new tools for studying the vertical velocity and concentration distribution. In this context, we present two new sediment diffusivity coefficients obtained by the introduction of correction operator on the parabolic diffusivity coefficient. These models are implemented in the convection diffusion equation to generate two analytical concentration profiles and using the Boussinesq assumption, they lead to two analytical velocity profiles. Also, we conceive a method for choosing between different mathematical representation of a same physical phenomenon, and two methods for the intersection between these representations when more than one is applicable and for the extension of the representations to the cases where no model is applicable. We apply this method on the study of the vertical velocity profile and the sediment distribution in steady and uniform sediment laden open channel flows, and we develop the expert system for the vertical sediment concentration distribution code_ERESA. In an appendix, we test the use of the finite volume code_Saturne for the study of the vertical velocity distribution and suspended sediment concentration in open channel flows
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Labiod, Chouaib. "Écoulement à surface libre sur fond de rugosité inhomogène." Toulouse, INPT, 2005. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000135/.
Full textAbstract:
Nous présentons les résultats de travaux expérimentaux et de modélisation relatifs à des écoulements à surface libre sur un fond présentant un gradient transversal de rugosité, qui, en liaison, avec l'anisotropie de la turbulence est à l'origine d'écoulements secondaires. Au moyen d'un anémomètre Laser Doppler on a déterminé l'évolution transversale des champs de vitesse moyenne et des composantes du tenseur de Reynolds et on en a déduit la distribution transversale du frottement pariétal, de la position de l'origine de la loi logarithmique et de la fonction de la rugosité. L'interprétation de l'évolution des profils verticaux des fluctuations longitudinales et verticales s'appuie sur des solutions analytiques. Elles reposent sur un modèle algébrique des contraintes de Reynolds et sont établies dans la zone de paroi ou près de la surface libre. Des simulations numériques d'écoulements parallèles et non parallèles sont ensuite commentées. Les premiers résultats sont encourageants même si des améliorations doivent être apportées pour mieux rendre compte des interactions près de la surface libre et de la paroi latérale<br>We present new experimental results and, as well analytical as numerical modelling of free surface flows developing on a bottom with transverse gradient of roughness. This gradient, with the anisotropy of turbulence, is at the origin of secondary flows. We determined the transverse evolution of the mean velocity and of the Reynolds tensor components, using a laser Doppler anemometer. Then we obtained the transverse distribution of the wall shear stress, the origin of the logarithmic law and the roughness function. The interpretation of the evolution of the vertical profiles of longitudinal and vertical fluctuations is based on analytical solutions obtained from an algebraic stress model. These solutions are established in the wall zone or in the vicinity of the free surface. Numerical simulations of parallel and non-parallel flows are then discussed. The first results are promising although improvements could be introduced in order to better take into account the interactions close to the free surface and the side-wall
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Ribstein, Pierre. "Modèles de crues et petits bassins versants au Sahel." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1990MON20019.
Full textAbstract:
Les fortes crues des petits bassins saheliens se caracterisent par une preponderance du ruissellement superficiel par rapport aux autres types d'ecoulements (ecoulement retarde, ecoulement de base). Cette caracteristique peut s'expliquer par l'homogeneite des formes des fortes pluies, mais aussi par l'absence de nappe souterraine proche de la surface et par les particularites des organisations pelliculaires de l'horizon superficiel du sol. Ces differents facteurs font du sahel une region ideale pour l'application du concept d'hydrogramme unitaire, avec comme objectif l'analyse et la predetermination des fortes crues. Plusieurs modeles fondes sur la technique de l'hydrogramme unitaire sont presentes. Ils se differencient par l'expression analytique de la fonction de production et par la methode d'identification de la fonction de transfert. Ces modeles sont appliques aux donnees de huit petits bassins versants de superficie inferieure a 100 km#2. Cette application permet de delimiter le domaine de validite de ce type de modelisation. Une methode de predetermination de crues sur des bassins non jauges est proposee. Les hypotheses de base de cette methode sont confirmees par des resultats de la modelisation
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Nouhou, Bako Amina. "Modélisation numérique de l’érosion diffuse des sols : interaction gouttes-ruissellement." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2027/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est de proposer un modèle d’érosion diffuse qui intègre les principaux processus de ce phénomène (détachement, transport, sédimentation) et qui prend en compte l’interaction des gouttes de pluie avec ces processus. Dans un premier temps, nous avons établi une loi de détachement par la pluie qui inclut l’effet des gouttes et celui de l’épaisseur de la lame d’eau qui couvre la surface du sol. Pour obtenir cette loi, une étude numérique avec le logiciel Gerris a permis de modéliser les cisaillements créés par l’impact des gouttes sur des épaisseurs de lame d’eau variables. Ces cisaillements estiment la quantité de sol détaché par chaque goutte. Nous avons montré, à travers une étude probabiliste, que les gouttes sont quasiment indépendantes lors du détachement. Les détachements de l’ensemble des gouttes sont donc sommés pour établir la loi de détachement pour la pluie. Par ailleurs, l’étude probabiliste a montré la possibilité d’une forte interaction entre les gouttes de pluie et les particules en sédimentation. Par conséquent, pour le processus de transport-sédimentation, nous avons privilégié une approche expérimentale. Cette étude a révélé que l’effet des gouttes de pluie est d’augmenter la vitesse de sédimentation des particules. Enfin, nous avons proposé un nouveau modèle d’érosion qui généralise plusieurs modèles d’érosion de la littérature et décrit l’évolution des concentrations en sédiments avec des effets linéaires et non-linéaires. Selon le choix des paramètres du modèle, celui-ci peut représenter l’érosion diffuse et concentrée à l’échelle du bassin versant, le transport par charriage dans les rivières ou encore le transport chimique. L’intégration du modèle dans le logiciel de ruissellement FullSWOF est aussi réalisée<br>The aim of this work is to formulate an interrill erosion model. This model should take into account the main erosion processes (detachment, transport and sedimentation) and the interaction of raindrops during these processes. First we develop a law for rainfall detachment that includes the effects of the raindrops and the water layer thickness at the soil surface. We use the Gerris software to simulate the shear stresses created by the impacts of raindrops at the soil surface. These shear stresses allow to evaluate the quantity of soil detached by each raindrop. We have shown with a probabilistic approach that raindrops are almost independent during soil detachment. Then by summing all the raindrops detachments we obtain the rainfall detachment law. Futhermore the probabilistic study has revealed the possibility of a strong interaction between raindrops and settling particles. So, we used specific laboratory experiments to investigate the particles transport and sedimentation processes. These experiments show that the effect of raindrops is to increase the particles settling velocity. Finally, we propose a new erosion model which encompasses previous literature erosion models and that can describe the behavior of sediments concentrations with linear and non-linear behaviors. The model is able to simulate interrill and rill erosions at the watershed scale, bedload transport in rivers and chemical transfer. The integration of the model in the FullSWOF runoff software is also carried out
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Béard, Philippe. "Modélisation lagrangienne de la dispersion et de l'évaporation de gouttes dans un écoulement turbulent instationnaire." Toulouse, ENSAE, 1994. http://www.theses.fr/1994ESAE0004.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est la modélisation des écoulements turbulents diphasiques rencontrés dans les chambres de combustion. Six méthodes de modélisation lagrangienne de la dispersion de particules sont étudiées (approche déterministe instationnaire et cinq modèles stochastiques). Les résultats des simulations ont été comparés entre eux et à des résultats expérimenatux dans trois configurations de base (turbulence de grille, zone de mélange, marche descendante). Les comparaisons montrent l'importance des structures instationnaires, elles conduisent à la sélection d'un modèle stochastique "à une particule" basé sur un critère temporel et sur un critère spatial. Quatre modèles d'évaporation d'une goutte isolée sont décrits ("Frossling", conduction infinie, conduction limitée, conduction effective), puis comparés dans des conditions représentatives des applications de combustion. L'auto-inflammation d'une goutte de carburant est traitée à l'aide de critères basés sur les caractéristiques locales de l'écoulement. Les interactions goutte-paroi et entre gouttes sont étudiées à partir de la bibliographie. Leur importance est mise en évidence dans trois configurations (zone de mélange, marche descendante, jet monodisperse). Les interactions entre la phase dispersée et l'écoulement porteur sont calculées à l'aide de termes sources introduits dans les équations décrivant la phase continue. L'association de tous les modèles considérés conduit à la mise au point d'un programme modulaire de simulation des principaux phénomènes physiques liés à la combustion d'un carburant liquide. Les résultats obtenus grâce à ce logiciel sont présentés pour deux points de fonctionnement d'un module de pré-mélange pauvre (cas test, conditions réelles). Les comparaisons avec les résultats expérimentaux du cas test montrent le bon fonctionnement du programme.
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Cazal, Elodie. "Etude des potentialités des hydrocyclones dans le domaine du traitement des eaux de ruissellement." Toulouse, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAT0013.
Full textAbstract:
Cette these a pour objectifs d'etudier les potentialites des hydrocyclones dans le domaine du traitement des eaux residuaires urbaines et de resoudre le probleme de la clarification des eaux de ruissellement. La premiere partie de ce travail a consiste a analyser sur site, la faisabilite de l'hydrocyclonage pour le traitement des principaux effluents et boues d'origine urbaine ainsi que pour la clarification des eaux de ruissellement. L'auteur a mis en evidence les performances particulierement interessantes de ce procede pour epaissir les boues de decantation primaires ainsi que pour epurer les eaux de ruissellement. Par contre, il a conclu que l'hydrocyclonage n'est adapte ni au traitement des eaux residuaires urbaines, ni a l'epaississement des boues biologiques. La seconde partie de l'etude est relative a l'optimisation et a la modelisation du procede. Des poudres synthetiques calibrees sont utilisees pour simuler boues primaires et eaux de ruissellement et obtenir ainsi des conditions operatoires maitrisables. Apres avoir defini les conditions operatoires optimales pour la clarification et l'epaississement, l'auteur a aborde la modelisation des hydrocyclones selectionnes pour clarifier les eaux de ruissellement en temps reel. L'originalite de cette modelisation reside dans la prise en compte de l'influence sur la separation de la non sphericite des particules. Pour conclure, un modele performant introduisant la notion de facteur de forme de la suspension traitee est propose. La validite de ce modele est verifiee pour deux etages d'hydrocyclones. Differentes configurations d'hydrocyclones en serie (2,3, et 4 etages) permettant d'ameliorer la separation sont alors simulees afin de definir le montage le mieux adapte a la clarification des eaux de ruissellement
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Mohammadian, Abdolmajid. "Conservative characteristic-based schemes for shallow flows." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/23535/23535.pdf.
Full textAbstract:
Les équations en eaux peu profondes, encore appelées équations de Saint-Venant, sont
utilisées dans de nombreux cas importants comme les fleuves, les lacs, les estuaires et les
océans. La conservation de certaines quantités est une propriété importante qui est
habituellement désirée pour assurer la précision des simulations à long terme et également
pour le cas des écoulements complexes avec présence d'ondes de choc. Cette thèse
examine tout d'abord la formulation de schémas semi-Lagrangiens, qui sont bien connus
pour demeurer stables pour des nombres très élevés de CFL. Cependant, ces schémas
perdent leur propriété de stabilité lorsque la conservation totale des quantités, qui est
cruciale pour une simulation correcte les ondes de chocs, est imposée. Un schéma semi-
Lagrangien entièrement conservatif est développé ici et ce dernier demeure stable pour des
nombres élevés de CFL. L'approche proposée est ensuite étendue à la méthode des
caractéristiques (MOC) et une version conservative du schéma MOC est développée.
Contrairement au schéma MOC original, qui ne peut pas simuler correctement les ondes de
choc à cause du manque de conservation, le schéma proposé les simule avec succès. De
plus, le nouveau schéma présente des avantages sur le plan numérique, tant pour la
diffusion et la dispersion que pour la stabilité. Le cas 2D est ensuite considéré, et la
méthode de volume finie est utilisée à cause de son conservation inhérente.
Le cas 2D est ensuite considéré, et la méthode de volumes finis est utilisée à cause de ses
qualités inhérentes de conservation. La plupart des méthodes numériques disponibles sont
sensibles au problème du déséquilibre entre les termes source et de flux, particulièrement
en présence d'un maillage non structuré. D'autre part, la plupart des schémas numériques
disponibles (par exemple les schémas HLL et ENO) induisent un niveau élevé de diffusion
numérique en simulant des écoulements tourbillonnaires. Trois approches différentes,
applicables sur des maillages non structurés sont développées ici. Elles peuvent simuler des
conditions complexes d'écoulement comprenant les topographies variables, les écoulements
tourbillonnaires, trans-critiques et discontinus.
Finalement plusieurs méthodes de volumes finis upwind sont utilisées, via une analyse de
type Fourier, pour évaluer le niveau d`amortissement des modes de Rossby. Contrairement
aux bons résultats habituellement obtenus par les méthodes de volumes finis upwind dans
iii
le cas d'écoulements dominés par la convection, on remarque ici que les ondes de Rossby
sont amorties de manière excessive.<br>Shallow water equations arise in many important cases such as in rivers, lakes, estuaries
and oceans. Conservation is an important property which is usually desired to ensure the
accuracy of the long term simulations and also for the case of complex flows with shockwaves.
This thesis begins with semi-Lagrangian schemes, which are well known to remain
stable for very high CFL numbers. However, they lose their high stability property when
the fully conservative property, which is crucial for a correct simulation of shock waves, is
imposed. An inherently fully conservative semi-Lagrangian scheme is developed here
which remains stable for high CFL numbers. The proposed approach is then extended to the
method of characteristics (MOC) and a conservative extension of MOC is developed.
Contrary to the original MOC, which is unable to simulate shockwaves due to the lack of
conservation, the proposed scheme easily simulates them. Further, the new scheme presents
favorable features in terms of numerical diffusion and dispersion. The 2D case is then
considered, and the finite volume method is employed due to its inherent conservation
properties. Most available numerical methods face the problem of imbalance between the
source and flux terms, particularly when unstructured grids are used. On the other hand,
most available numerical schemes (such as the HLL and the ENO schemes) induce a high
level of numerical diffusion in simulating recirculating flows. Three different approaches
using unstructured grids are successfully developed here. The new schemes can simulate
complex flow conditions including recirculating, trans-critical and discontinuous flows
over variable topographies. Finally, the performance of the upwind finite volume schemes,
for Rossby waves, is studied using a Fourier analysis approach. Contrary to the usual good
results obtained for those schemes in the case of convection dominated flows, it is observed
here that they lead to an excessive damping of the Rossby modes.<br>Inscrit au Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures
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Crastes, Dit Sourd Romain. "Expérience de choix : contributions méthodologiques à la définition de critères de validité interne et externe : application au ruissellement érosif en Haute-Normandie." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUED001.
Full text
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Schmitt, Alby. "Modélisation de l'épuration par infiltration." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20174.
Full textAbstract:
Une premiere approche de la modelisation de l'epuration par infiltration-percolation est proposee, basee sur l'etude des transferts de masse dans le massif filtrant. La description des transferts de substrat dans le biofilm permet d'apprehender les mecanismes d'epuration physico-chimique en condition d'oxydant non limitant (nitrification, denitrification). Une condition supplementaire sur le non colmatage du filtre complete cette modelisation dans le cas de l'oxydation de fortes dcio. Les experiences, conduites sur des colonnes ventilees artificiellement (oxydation de la dco, nitrification) ou realisees en milieu anoxique (denitrification) montrent des capacites epuratoires bien superieures aux resultats obtenus sur les dispositifs fonctionnant en aeration naturelle. Le calcul des bilans d'oxygene dans un massif filtrant aboutit a une modelisation simple de l'epuration physico-chimique sur massif filtrant non ventile artificiellement. Les charges polluantes maximales admissibles peuvent alors etre calculees pour une gestion hydraulique donnee. L'analyse statistique des abattements bacteriens releves dans la litterature rend compte de l'influence des parametres globaux de l'infiltration-percolation: temps de sejour de l'effluent dans le massif, repartition de l'effluent a la surface du filtre, niveau d'oxygenation et frequence des apports. Differentes lois d'abattement sont proposees et testees. L'utilisation de certaines lois en prediction peut etre envisagee
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Bellahcen, Salma. "Etude numérique et expérimentale du champ de vitesse en canaux composés." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD043/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse se propose de déterminer la distribution de vitesse dans des canaux composés à travers une étude expérimentale et numérique. Afin de répondre à cette problématique, deux approches sont suivies répondant chacune à des enjeux scientifiques et techniques et sous la contrainte de verrous scientifiques. La première approche est une étude expérimentale dont le but est de combler le manque de connaissances sur la distribution de vitesse dans des canaux type réseaux. Une série d’expérimentations est effectuée dans le hall expérimental de l’équipe mécanique des fluides du laboratoire ICube. La deuxième approche est la modélisation 3D où il s’agit de modéliser les travaux de (Proust et al., 2013) pour en déduire la distribution de vitesse dans une section transversale. Cette deuxième approche a pour but de développer une méthodologie de modélisation 3D du champ de vitesse en canaux composés. En plus des modèles de turbulence classiques (Kepsilon, K-oméga, RSM …); la simulation des grandes échelles est utilisée. Les résultats obtenus numériquement seront ensuite comparés à des données expérimentales. Les deux approches suivies dans cette thèse s’autoalimentent : l’étude expérimentale construit une base de données servant à valider le modèle numérique alors que l’étude numérique permet d’étendre les résultats des expérimentations à d’autres géométries<br>Compound channels are characterized by a main channel and a floodplain. Their hydraulic behavior has important applications in rivers and flood control but also in sewer system management. Two approaches are followed in this study. The first one is an experimental study that aims to fulfill the lack of data concerning velocity distribution in narrow and deep compound channels. The experiments were carried out in a 16m long and 0.6m wide compound channel located in the experimental hall of ICube laboratory. The second approach is a numerical one. The objective of this study is to develop a methodology for numerical modelling of velocity distribution in compound channels. To do the experimental data of (Proust et al., 2013) were modelled compared to the experimental data in order to determine the most suitable model to reproduce velocity distribution. In addition to this comparison, the large eddy simulation method were also utilized for two experiments of (Proust et al., 2013) and (Nezu et al., 1990). Two specific boundary conditions were implemented in order to compare the efficiency of each method
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Augeard, Bénédicte. "Mécanismes de genèse du ruissellement sur sol agricole drainé sensible à la battance : études expérimentales et modélisation." Paris, ENGREF, 2006. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00085072.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de décrire et de hiérarchiser les processus à l'origine du ruissellement sur les parcelles artificiellement drainées, en prenant en compte non seulement les fluctuations de la nappe superficielle, mais aussi la dégradation éventuelle de la structure du sol en surface. A cet effet, trois axes complémentaires de recherche ont été développés. Le premier axe est consacré à l'étude de l'évolution de la structure de l'horizon travaillé du sol au cours d'une pluie en présence de nappe superficielle, grâce à des simulations de pluie en laboratoire. Les profils de masse volumique mesurés par radiographie aux rayons X indiquent que l'effondrement et le changement de masse volumique lié à la croûte de battance sont plus marqués en conditions initiales très humides. Le modèle proposé d'évolution de la masse volumique avec la profondeur et au cours de la pluie, reproduit correctement cet effet. Le deuxième axe a pour objectif de déterminer les propriétés hydrodynamiques de la croûte de battance à partir de données issues de nouvelles simulations de pluie associées à un modèle s'appuyant sur la distribution de la masse volumique du sol avec la profondeur. Les paramètres de ce modèle, estimés par méthode inverse, sont comparables aux mesures de masse volumique effectuées par rayons X, et permettent de correctement reproduire le comportement hydraulique du système, confirmant la forte baisse de la conductivité hydraulique en surface due à la croûte de battance. Enfin, le troisième axe s'appuie sur le suivi expérimental d'une parcelle agricole drainée du bassin versant de Mélarchez (Seine et Marne) associé à une modélisation (logiciel HYDRUS 2D)<br>This study aims at describing and organizing into a hierarchy the processes leading to surface runoff on artificially subsurface drained area, by considering not only the perched water table fluctuations, but also the possible soil surface sealing. Three complementary research issues have been developed. First, the evolution of the tilled layer structure during rainfall in the presence of a shallow water table was observed using laboratory rainfall simulation. Bulk density profiles measured by X-ray radiography show that the increase of bulk density due to sealing and slumping are more significant in the wettest conditions. The proposed bulk density evolution model correctly reproduces this effect. Second, seal hydraulic properties were determined from a model based on bulk density profiles using other simulated rainfall experiments. The estimation of model parameters by inverse method led to an accurate simulation of the measured flows and water pressures, and conformed to the measured bulk density profiles. Hydraulic conductivity greatly decreases at the soil surface due to sealing process. The third issue was based on a drained field investigation in Mélarchez watershed (Seine et Marne) associated to flow modelling (Hydrus 2D). Data recorded in winter 2003-2004 show that drainage limits surface runoff amount. Saturation excess runoff is the most frequent observed process, even if soil sealing, especially due to saturation excess surface runoff, increases runoff amount. Other rainfall conditions were tested using Hydrus 2D. The condition of water table reaching soil surface was particularly analysed in terms of infiltration-runoff flows and return time of the correspond
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Assier, Rzadkiewicz Sandrine. "Etudes numériques et expérimentales d'un glissement de sédiments le long d'une pente sous-marine et des vagues générées." Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20024.
Full textAbstract:
A la suite de phenomenes naturels tels que l'erosion, un seisme ou une tempete, des masses sedimentaires instables peuvent etre mises en mouvement et generer des raz-de-maree tres dangereux pour les regions cotieres. Au cours du mouvement gravitaire, on peut observer un ecoulement dense le long de la pente et un ecoulement de suspension au dessus. Afin de modeliser numeriquement le phenomene physique, un modele de melange a ete developpe a partir du code d'hydrodynamique bidimensionnel nasa-vof2d. Les equations completes de navier-stokes sont resolues en considerant les sediments et l'eau ambiante comme un melange. La partie dense est traitee comme un fluide a seuil alors que la partie dispersee, regie par des lois hydrauliques, est modelisee par un fluide parfait de faible densite. Le modele numerique comprend un seuil d'ecoulement, un coefficient de viscosite, un coefficient de diffusion et un frottement sur la pente. L'extension du code a ete testee a travers differents types de problemes. Afin de valider les modifications, des experiences bidimensionnelles en bassin qui consistent a laisser glisser une masse de sable le long d'un plan incline ont ete realisees. Les parametres numeriques ont ete cales par rapport aux observations experimentales qui montrent l'importance du role de la pression interstitielle. Un modele rheologique utilisant une approche de la mecanique des sols a ete developpe. Cette modelisation nous a alors semble plus coherent pour reproduire a petite echelle un ecoulement granulaire qu'un modele viscoplastique issu de la mecanique des fluides. Enfin, le code nasa-vof3d a egalement ete transforme en un modele de melange. En tenant compte des volumes estimes par l'universite de genes, un glissement hypothetique sous-marin d'une masse deformable est modelise dans le canyon de taggia (italie)
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Bouvier, Christophe. "Contribution à l'étude du ruissellement urbain en Afrique de l'Ouest : application à la simulation des écoulements sur petits bassins urbains." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20241.
Full textAbstract:
Le drainage des eaux pluviales devient un probleme particulierement aigu dans les villes africaines. Cette etude evoque l'interet de techniques alternatives d'amenagement. Sur un autre plan, les modeles de ruissellement sont peu adaptes aux bassins urbains africains, dont les surfaces non revetues semblent jouer un role important dans la production et le transfert de l'ecoulement. Une analyse approfondie du ruissellement a ete realisee sur un echantillon de 11 basins experimentaux, repartis sur quatre grandes villes africaines. La description du milieu porte d'abord sur les caracteristiques hydrodynamiques des surfaces non revetues, mesurees par simulation de pluie sur des parcelles de 1 m#2, et ensuite sur les modes d'occupation des sols rencontres dans les villes africaines. Plusieurs modeles de ruissellement ont ete testes, et se basent sur differentes partitions spatiales des bassins. Deux modeles ont finalement ete retenus: leurs parametres sont relies aux mesures experimentales du ruissellement realisees sur parcelles, aux caracteristiques de pente et d'occupation des sols des bassins. Cette etude contribue a la connaissance hydrologique du milieu urbain africain, encore peut etudie. Elle fournit aux amenageurs un outil adapte aux specificites des bassins africains qui permet, par simulation des ecoulements, de tester les performances des divers ouvrages de drainage existants ou projetes
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Kuwahara, Takuya. "Caractérisation des régimes d'écoulement diphasique gaz-liquide par fluide magnétique : appareillage, mesures, traitement du signal et analyse de données." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1064.
Full textAbstract:
Les écoulements de fluides diphasiques gaz-liquide interviennent dans de nombreux domaines d'applications. En particulier, l'obtention des paramètres clés de ces écoulements pour l'analyse et la conception de systèmes de conversion d'énergie reste aujourd'hui un sujet actif de recherche. Le but de la présente thèse est de proposer de nouvelles techniques peu couteuses de mesure des paramètres clés tel que taux de vide, vitesse de bulle et régime d'écoulement. Les techniques utilisent un fluide magnétique. Pour un écoulement air-eau les mesures peuvent être obtenues en ajoutant une petite quantité de fluide magnétique dans l'eau. On propose un cadre théorique permettant la dérivation du taux de vide à partir des mesures de réponse en voltage. L'estimation de la vitesse de bulle est obtenue en appliquant une transformée en ondelette complexe au signal de réponse en voltage. L'identification du régime d'écoulement est réalisée par une technique d'analyse de données de type réseau de neurones artificiel utilisant des fonctions à base radiale. Les considérations théoriques de mesures présentées sont validées par comparaison avec des techniques usuelles (intrusives ou couteuses) de mesures des caractéristiques diphasiques. Le procédé innovant de mesure non intrusive présenté dans cette thèse est démontré produire de faibles erreurs relatives sur les caractéristiques recherchées. De plus, les techniques de traitement du signal et d'analyse de données utilisées permettent d'atteindre l'extraction des caractéristiques quasiment en temps réel. Enfin, les paramètres clés peuvent être mesurés simultanément à partir du même signal, ce qui rend très simple l'instrumentation de mesure.
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Lods, Gérard. "Essais de puits avec diagraphies de débits en aquifère discontinu hétérogène : application en milieu carbonaté." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20190.
Full textAbstract:
Ces travaux visent a la comprehension des ecoulements et du transport en aquiferes discontinus heterogenes a l'aide de diagraphies de debits realisees lors d'essais de puits. Ont ete developpes : une methode d'analyse des effets de skin non-lineaires apparaissant a partir d'un debit critique ; une generalisation des methodes d'estimation des conductivites hydrauliques et une methode d'estimation des emmagasinements specifiques et des conductivites hydrauliques, prenant en compte l'heterogeneite des effets de skin ; un modele de puits en milieu discontinu integrant l'augmentation du volume turbulent avec le debit, et l'heterogeneite des effets de skin non-lineaires, en termes de turbulence dans les discontinuites interceptees ; une methode de majoration de l'impact de l'effet de capacite de puits sur les estimations des parametres, ainsi qu'une methode d'estimation des conductivites hydrauliques prenant en compte cet effet. Deux debitmetres de forage ont ete construits, utilisant une sonde electromagnetique, placee dans un obturateur annulaire qui canalise l'ecoulement, permettant un calibrage rigoureux en laboratoire et la mesure d'ecoulements verticaux inferieurs a 0. 18 l/mn, en forages de diametre 94 mm minimum. En cas de blocage en forage un systeme permet d'extraire la sonde. L'obturateur peut etre adapte au diametre du forage et a la gamme de debits ou pertes de charge desirees. Les methodes ont ete appliquees en forages penetrant l'aquifere karstique du lez (herault). Les zones conductrices ont ete sujettes a des effets de skin non-lineaires pouvant apparaitre a tres faible debit (0. 1 l/mn) ; la consideration de leur heterogeneite a mene a une estimation coherente des conductivites hydrauliques. A l'exception d'une zone, les comportements non-lineaires ont pu etre interpretes en termes de turbulence en discontinuites, d'ouvertures uniques equivalentes comprises entre 0. 2 et 1. 4 mm ; l'importance des rugosites relatives signifie une tortuosite des chemins d'ecoulement.
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El, Soueidy Charbel-Pierre. "Éléments finis discontinus multi-domaines en temps pour la modélisation du transport en milieu poreux saturé." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2008/EL_SOUEIDY_Charbel-Pierre_2008.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail s’intéresse à la modélisation du transport de polluants en milieu poreux. L’équation hyperbolique caractérisant le transport convectif est résolue à l’aide de la méthode des éléments finis discontinus de Galerkin. La discrétisation spatiale est étudiée dans un premier temps et deux espaces d’approximation sont comparés pour des maillages déstructurés en 2-D. La discrétisation temporelle est abordée dans un second temps et deux alternatives au schéma explicite classique sont présentées afin de s’affranchir de la condition CFL : le schéma semi-implicite et le schéma explicite multi-domaines où différents pas de temps peuvent être utilisés localement. La dernière partie de ce travail porte sur la simulation des problèmes de transfert avec prise en compte du contraste de densité. L’équation de transport est alors couplée à celle de l’hydrodynamique. La discrétisation temporelle multi-domaines est implémentée en 3-D et s’avère redoutablement efficace dans ce genre de situations<br>This work treats the modeling of mass transport in porous media. The advective part of the transport equation is solved using the discontinuous Galerkin (DG) finite element method. In the first part, the discretization of the spatial operator is considered and two approximation spaces are studied and compared for unstructured meshes in 2-D. The temporal discretization is tackled in the second part of this study. Two alternatives to the traditional explicit scheme are presented : a class of semi-implicit schemes and an explicit local time-stepping procedure which allows spatially varying time steps. Finally, the last part of this work consists of using the developed numerical tools to simulate density coupled flow and transport in porous media. The local time procedure is implemented in a 3-D numerical code and numerical experiments show that the model gives accurate results being highly efficient for this kind of problems
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Marouche, Mohamed. "Hydrodynamique d'un système d'agitation en fluide viscoplastique et en régime laminaire inertiel." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT011H.
Full textAbstract:
L'hydrodynamique d'un système d'agitation est très dépendante, quantitativement et qualitativement, de la nature rhéologique des fluides impliqués dans le procédé. Dans ce travail, on étudie le cas de fluides viscoplastiques très visqueux dans un système d'agitation classique: une cuve cylindrique et un agitateur ancre. Le cas du ruban hélicoi͏̈dal est également abordé. On s'intéresse aux écoulements laminaires, incompressibles et isothermes. La première partie de ce travail est consacrée à une approche numérique effectuée à l'aide d'un code industriel ('Fluent'). Le seuil d'écoulement lié au comportement viscoplastique est modélisé par une loi théorique de Bingham. Dans un premier temps, une étude sur l'écoulement de Couette entre cylindres coaxiaux permet de tester la validité et les limites des modèles adoptés pour approcher cette loi. On développe également une étude analytique de la puissance consommée et de la validité d'une extension de la loi de Metzner et Otto. Les résultats obtenus sont ensuite utilisés pour réaliser l'étude du système d'agitation en géométrie bi- puis tri-dimensionnelle. Les champs de vitesse sont analysés. On montre que l'existence d'un seuil, caractérisé par le nombre de Hedström, peut conduire à une quasi-immobilisation de larges zones à l'intérieur du système d'agitation. Les effets croisés de l'inertie et de la viscoplasticité sont étudiés. Une application au mélange est proposée. La deuxième partie de ce travail est consacrée à une approche expérimentale. Des mesures du champ de vitesse dans une section horizontale de la cuve ont été réalisées par vélocimétrie par images de particules (PIV). L'étude a été faite en fluide newtonien (solutions de glucose) et en fluide viscoplastique (solutions de Carbopol). Des glissements à la paroi ont été observés et annulés par l'adjonction de rugosités sur la cuve. Une comparaison avec les résultats numériques est ensuite effectuée et analysée.
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Mekki, Insaf. "Analyse et modélisation de la variabilité des flux hydriques à l'échelle d'un bassin versant cultivé alimentant un lac collinaire du domaine semi-aride méditerranéen (Oued Kamech, Cap Bon, Tunisie)." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20176.
Full text
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Bangoy, Lumony Mulongo. "Hydrodymanique d'un site expérimental en aquifère du socle fissuré : nouvelle méthode d'interprétation des essais hydrauliques." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20011.
Full textAbstract:
Apres avoir situe l'etude dans le cadre general de la geologie des granites et expose les problemes lies a l'hydrogeologie des milieux fissures du socle et apres avoir mis en evidence la succession de differents types d'ecoulements lors de deux pompages d'essais realises sur un site experimental situe sur un aquifere granitique fissure, il a ete etabli une relation du type s=at#n liant le rabattement s au temps de pompage t et aux parametres a et n dont la variabilite spatiale a ete estimee. Une analogie a ete ensuite etablie entre cette relation et la solution elementaire derivee de l'equation generale d'ecoulement qui prend en compte les dimensions spatiales non entieres dans les modeles interpretatifs du milieu fissure ou ne peuvent plus etre appliquees les methodes classiques utilisees en milieu poreux isotrope, ni meme certains modeles a fracture unique. Cette analogie permet, si on dispose d'un puits et d'au moins deux piezometres situes sur un axe passant par le puits, de caracteriser le milieu fissure etudie par des parametres analogues a ceux qui decrivent un reservoir poreux, des lors que l'ecoulement interesse un nombre de fractures assez grand. L'application de cette nouvelle methode sur deux cas concrets, situes dans les aquiferes fissures granitique et carbonate, ou les piezometres sont disposes sur plusieurs axes, a permis de mettre en evidence des zones hydrauliquement conductrices. La methode a ete aussi appliquee a l'analyse des pompages periodiques journaliers effectues sur plusieurs mois, avec des debits de pompage et des durees de sequences variables d'une sequence a l'autre
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Breil, Pascal. "Drainage des eaux claires parasites par les réseaux sanitaires ; mécanismes et approche quantitative." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20103.
Full textAbstract:
On attribue classiquement aux battements des nappes phreatiques les apports peu variables et saisonniers d'eaux claires parasites dans les reseaux d'eaux usees. A partir de mesures realisees sur un site experimental, on peut conclure a un role important des nappes perchees dans les pointes de debit parasite jusque la attribuees aux branchements d'eaux pluviales. Ce resultat conduit a une nouvelle interpretation des etudes diagnostic des reseaux. Une approche quantitative du drainage rapide, lie aux nappes perchees, permet de degager les elements d'une modelisation des debits parasites
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Rodriguez, Cuevas Clemente. "Modélisation numérique des courants océaniques. Application à la région du Golfe du Mexique." Aix-Marseille 3, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX30039.
Full textAbstract:
Nous présentons un code numérique parallélisé de résolution des équations de Navier-Stokes, pour un écoulement incompressible, tridimensionnel à surface libre et sous l'hypothèse de pression hydrostatique. L'intégration est de type différences finies au second ordre, semi-implicite, en temps et en espace. La validation du code de calcul a été réalisée à partir de comparaisons avec des mesures expérimentales dans le cas d’un sillage en eau peu profonde derrière un modèle d’île conique. Le code ainsi élaboré a été adapté à l’étude de la circulation océanique dans le Golfe du Mexique et plus particulièrement à l’étude phénoménologique de la stabilité du Loop Current. Pour cette étude, deux modèles ont été utilisés : un modèle 2D dit à gravité réduite, pour l'étude des paramètres physiques, et un modèle de Navier-Stokes 3D à surface libre qui a mis en évidence l’influence de la stratification verticale de masse volumique. L’outil numérique construit au cours de cette étude est opérationnel et répond au cah ier des charges de ce travail, c’est-à-dire simplicité de mis en oeuvre et faible coût opérationnel<br>We introduce a parallel numerical code for solving 3D Navier-Stokes equations, in the case of an incompressible flow with free surface, and under the hydrostatic pressure assumption. A semi-implicit finite difference method has been used. The method is (mainly) of secondorder accurate in space. The code was validated by comparing numerical results with experimental measurements carried out for recirculating shallow-water flow in the wake of conical islands models with gently sloping sides. Thereafter, the code was adapted to the study of oceanic circulation in the Gulf of Mexico and more particularly to the phenomenology study of the Loop Current stability. The effect of physical parameters was firstly investigated using a reduced gravity model (two-dimensional). Then, the effect of density stratification was shown by using a 3D Navier-Stokes model with free surface. The present code is operational, of simple use, and requires a low running cost
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Wisnoe, Wirachman. "Utilisation de la méthode de transformée en ondelettes 2 D pour l'analyse de visualisation d'écoulements." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0014.
Full textAbstract:
L’objectif des recherches présentées dans ce mémoire est de développer une nouvelle méthode d'analyse d'images de visualisation d'écoulements basée sur l'application de la transformée en ondelettes bidimensionnelles. Les travaux portent sur la restitution de champs de vitesse et sur l'analyse de structures tourbillonnaires à partir de visualisation d'écoulements ensemencés à l'aide de traceurs discrets ou continus. La spécificité des ondelettes utilisées permet d'effectuer un filtrage en taille et en direction sur l'image. Une étude paramétrique de ces ondelettes est réalisée afin d'adapter et d'optimiser l'outil d'analyse aux images d'écoulements. De cette façon, les directions et les extrémités d'un ensemble de segments laissés par des traceurs discrets peuvent être obtenues. De même, une analyse des structures tourbillonnaires visualisées à l'aide de traceurs continus peut être réalisée à différentes échelles. La méthode mise en place est utilisée pour caractériser un écoulement classique en mécanique des fluides. Celui-ci correspond aux détachements tourbillonnaires alternés en aval d'un obstacle prismatique place dans un écoulement hydraulique. Pour le champ de vitesse, les résultats obtenus sont comparés, soit à ceux de la littérature, soit à des mesures ponctuelles réalisées à l'aide d'un vélocimètre Doppler laser. Les résultats sur l'analyse de structures tourbillonnaires sont également présentés.
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Mansour, Rana. "Anthropisation d'un petit bassin versant sahélien : influence sur l'infiltration et le ruissellement." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20185.
Full textAbstract:
Le bassin versant de samniweogo est un petit bassin sahelien qui couvre une superficie du 3,22 km 2. Il est situe au burkina faso, a 50 kilometres au nord de la province du yatenga. Sur ce petit bassin versant, l'orstom (nouvellement ird) a realise de 1984 a 1991 des observations hydrologiques a differentes echelles (m 2, ha, km 2). Ces observations nous ont permis d'analyser les processus d'infiltration et de ruissellement sur ce bassin en relation avec l'itineraire cultural du mil. A l'echelle du metre carre, juste apres le sarclage et sous pluies simulees, la conductivite hydraulique maximale du sol decroit tres rapidement en relation avec la somme des pluies tombees apres le sarclage. A l'echelle des parcelles agronomiques, le second sarclage favorise nettement plus l'infiltration que le premier. Les cordons pierreux cloisonnes reduisent le debit maximum des crues (plus de 50%). L'impluvium accroit l'encroutement de la partie cultivee, augmentant de maniere importante les volumes ruisseles en aval des parcelles. A l'echelle du bassin versant de samniweogo, on observe une forte evolution interannuelle des superficies cultivees (28% en 1987, 45% en 1988). On retrouve un effet plus important du second sarclage sur l'infiltration. Le developpement de la vegetation herbeuse provoque un allongement de la duree de la crue (20%) et un ralentissement de sa vitesse de propagation. L'utilisation d'un modele hydrologique semi-distribue a base physique, le modele abc, a permis de preciser le comportement hydrologique des sols cultives a l'echelle elementaire. A l'echelle des parcelles agronomiques, l'utilisation du modele abc montre que les cordons pierreux modifient fortement la rugosite de la surface du sol. A l'echelle du bassin versant, son utilisation nous a permis de simuler le fonctionnement du bassin dans differentes conditions de mise en culture et de developpement du couvert vegetal.
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Tootchifatidehi, Ardalan. "Development of a global wetland map and application to describe hillslope hydrology in the ORCHIDEE land surface model." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS390.
Full textAbstract:
Les zones humides jouent un rôle important dans le fonctionnement du système Terre aussi bien à l’échelle locale via un effet tampon sur les crues et épurateur de l’eau (dénitrification) que régionalement, du fait de leurs interactions avec l’atmosphère et de leur contribution majeure aux émissions de méthane. Leur représentation dans les modèles climatiques planétaires requiert une connaissance approfondie à la fois de leur distribution géographique et de leur hydrologie. Il y a un vaste désaccord sur l’estimation de l’étendue globale des zones humides, comprise entre 3% et 21% de la surface terrestre continentale, selon les méthodes employées. Ces contradictions s’expliquent par une représentation incomplète par les modèles hydrogéologiques des zones régulièrement inondées identifiées par l’imagerie satellitaire, qui peine en revanche à détecter les zones humides alimentées par les eaux souterraines. Peu visibles, elles sont également sous-estimées par la plupart des inventaires. La première étape de la thèse s’est donc focalisée sur la construction d’une carte mondiale des zones humides visant à concilier ces différences, par la distinction de ces deux types de zones humides, obtenus par combinaison des méthodes d’imagerie des eaux de surface et de modélisation des eaux souterraines. La proportion de zones humides à la surface du globe (21%) se situe dans la fourchette haute des estimations précédentes et concorde avec de nombreuses études régionales récentes, notamment en France et aux Etats-Unis. Dans une seconde étape, cette carte a servi d’entrée à une nouvelle version du modèle ORCHIDEE, qui décrit les surfaces continentales dans le modèle de climat de l’IPSL. La carte permet de distinguer dans chaque maille du modèle une fraction humide qui correspond aux fonds de vallée et reçoit les écoulements de la fraction haute, ce qui y rend possible le développement d’une nappe proche de la surface dont la profondeur répond au climat. Cette nouvelle version, dite ORCHIDEE-GW, a été testée dans le bassin de la Seine par comparaison à des observations de débit, d’évapotranspiration et de profondeur de nappe et afin de mieux comprendre l’effet des paramètres mal contraints tels que la profondeur du sol ou la formulation du flux nappe-rivière. Les effets principaux sont une augmentation de l’évaporation, une baisse des débits et un effet refroidissant, dont les conséquences sur le climat présent mais aussi futur sont une perspective importante à ce travail<br>Wetlands have significant functions in the Earth’s climate system both at local scales through their buffering effect on floods and water purification (denitrification) and also at a larger scale with their feedbacks to the atmosphere and its role in methane emission. To include wetlands in climate models globally, both their geographic distribution and hydrology should be known. There is a massive inconsistency among wetland mapping methods and wetland extent estimates (from 3 to 21% of the land surface area), rooted in imagery disturbances, underestimation of the groundwater driven wetlands in inventories or imprecise representation of flooded zones in GW modellings. In the framework of this PhD project, first by developing a global wetland map through a multi-source data fusion method we provide a simple applied classification for wetlands hydrological roles. Wetlands’ global extent is estimated to be almost 24.3 106 km2 (including lakes). The core distinction between classes is the flooding conditions and the water source, either coming from surface streams or groundwater convergence. In the next step, we modelled the wetlands’ role on surface processes in ORCHIDEE land surface model which was the testing platform for this new hydrologic scheme at large scale. The basic assumption in the new version (ORCHIDEE-GW) in this sub-grid procedures is that the deep drainage from the uplands converges over lowland wet fraction in parallel to infiltration from precipitation. Simulations over the contemporary era under climate forcing shows that the water table goes deeper with increased potential wetland fraction. The water table is shallow enough to be considered actual wetland when the potential wetland fraction is less than 0.2 over the Seine River Basin. The evapotranspiration rate increases by almost 3% with ORCHIDEE-GW because of the increased soil moisture in the wetland soil column. Increased soil moisture in the wet fraction affects the soil surface temperature as well. The future applications of this PhD work can be to explicitly introduce the biogeochemical procedures in wetlands in a dynamic manner to study the feedback effects of wetlands on climate and the Carbon cycle
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Planchon, Olivier. "Le relief, les paysages et les formes d'érosion linéaire : leur importance dans le fonctionnement d'un petit bassin versant (Booro-Borotou, Côte-d'Ivoire)." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20085.
Full textAbstract:
L'etude se place dans le cadre d'un programme hydrologique et pedologique (hyperbav), mene par l'orstom sur un petit bassin versant (1,36 km#2), au nord de la cote-d'ivoire. Le relief est etudie grace a un modele numerique de terrain (mnt) au pas de huit metres; six cartes au 25000eme decrivent chacune une composante du paysage. L'utilisation d'un systeme d'informations geographiques (sig) a permis de combiner ces cartes et de distinguer six paysages caracteristiques sur le bassin. L'etude des fonctionnements elementaires qu'il est utile de prendre en compte pour comprendre celui du bassin versant complet est ensuite entreprise. 150 points d'observation semi-quantitative, repartis sur tout le bassin, permettent d'apprecier l'organisation spatiale des fonctionnements, eux-meme identifies sur quatre stations hydrologiques installees dans des ravines d'erosion. L'association de quelques mesures precises et d'un grand nombre d'observations plus simples s'est averee fructueuse. Le fonctionnement des differentes unites definies a l'aide du sig est caracterise. Les relations fonctionnelles entre ces unites sont etudiees sous l'angle de leur importance dans le determinisme de la genese des crues du bassin versant. L'etude apport des elements de reflexions quant aux techniques adaptees a la modelisation de la relation pluie-debit dans les milieux heterogenes et complexes
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Chang, Ze Zhou. "Etude de collisions interparticulaires en écoulement turbulent isotrope ou anisotrope par une approche lagrangienne à plusieurs trajectoires simultanées." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES008.
Full textAbstract:
Une étude des interactions particule/particule est présentée suivant une simulation lagrangienne de plusieurs trajectoires simultanées et la simulation réelle des collisions entre les particules dans un écoulement turbulent donne. Un cas test en turbulence homogène isotrope, sans gravite, a ensuite été étudié et comparé à une simulation directe LES. On montre l'importance de conserver la corrélation V#PU#F globalement constante par une modification de la vitesse des particules fluides lors d'une collision. Cette modification a permis d'observer que pour un nuage distribué aléatoirement dans une turbulence isotrope ou aucune direction n'est privilégiée, les résultats ne montrent pas de variations sensibles des fluctuations de vitesses sous l'effet des collisions, mais la dispersion des particules est réduite. Un second cas test a été étudié suivant la même démarche, à savoir une turbulence de cisaillement donnée par des résultats les, afin de déterminer l'influence des collisions sur l'anisotropie du mouvement fluctuant des particules. Les résultats entre les différentes approches sont tout à fait similaires et montrent un retour vers l'isotropie des fluctuations de vitesses des particules. Enfin le couplage entre la phase dispersée et la turbulence est étudiée dans le cas d'un écoulement de tuyau. Les résultats sont en accord avec des résultats expérimentaux et montrent la diminution de l'anisotropie des deux phases sous l'effet des collisions.
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Josnin, Jean-Yves. "Intérêt de la prise en compte du rôle de la tectonique plioquaternaire dans la modélisation des circulations et des échanges hydrauliques d'un aquifère karstique du Languedoc méditerranéen (Bassin versant du Gard, France)." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20006.
Full text
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Huang, Chao-Kun. "Turbulence and cavitation : applications in the NSMB and OpenFOAM solvers." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAD035/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail de thèse concerne l'étude et la mise en œuvre de deux modèles de cavitation dans le solveur NSMB (Navier-Stokes-Multi-Blocks): les modèles HEM (Homogeneous Equilibrium Model) et une équation pour le taux de vide: le modèle à transport de taux de vide (TTV). Le phénomène de cavitation est modélisé par différentes équations d'état de mélange liquide-vapeur (EOS). Des simulations numériques sont réalisées sur des écoulements diphasiques compressibles unidimensionnels et bidimensionnels avec des conditions d'interface et comparées à des solutions de référence. De plus, la méthode TTV basée sur le taux de vide incluant les termes source pour la vaporisation et la condensation dans le logiciel libre open source OpenFOAM est également présentée sur la géométrie Venturi pour capturer le phénomène du jet réentrant. La modélisation de la turbulence joue un rôle majeur dans la capture des comportements instationnaires et un limiteur est introduit pour réduire la viscosité turbulente afin de mieux prédire la structure à deux phases. Une comparaison de divers modèles de cavitation couplés avec des modèles de turbulence est étudiée. Les résultats computationnels sont comparés aux données expérimentales existantes<br>The objective of this thesis work concerns the study and implement of two cavitation models in the NSMB (Navier-Stokes-Multi-Blocks) flow solver: the Homogeneous Equilibrium Models (HEM) and a void ratio Transport-based Equation Model (TEM). The cavitation phenomenon is modeled by different liquid-vapor mixture equation of state (EOS). Numerical simulation are performed on some one- and two-dimensional compressible two-phase flows with interface conditions and compared with reference solutions. Moreover, The TEM based method for the void ratio including the source terms for vaporization and condensation in the free, open source software OpenFOAM is also presented on the Venturi geometry to capture the re-entrant jet phenomenon. The turbulence modeling plays a major role in the capture of unsteady behaviors and a limiter is introduced to reduce the eddy-viscosity to better predict the two-phase structure. A comparison of various cavitation models coupled with turbulence models are investigated. Computational results are compared with existing experimental data
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Patin, Jérémy. "Approches de modélisation pour la partition ruissellement-infiltration à différentes échelles spatiales et temporelles : cas de la parcelle de Thies (Sénégal) et du bassin versant de Houay Pano (Laos)." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2011. http://www.theses.fr/2011INPL033N/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la modélisation distribuée de la partition ruissellement-infiltration en milieu naturel. Notre démarche consiste à étudier la réponse de systèmes naturels complexes à partir de mesures locales, d’expérimentations numériques et de modèles distribuées. Les expériences de la parcelle de Thiès (40m2), au Sénégal, montrent que les hétérogénéités de rugosités mettent en défaut les lois de friction classiques (Manning, Darcy- Weisbach) des modèles de ruissellement qui sous estiment les hautes vitesses. Deux lois qui prennent en compte la hauteur de submersion de la rugosité de manière physique ou empirique sont testées. Dans le bassin versant de Houay Pano, les données obtenues sous pluie simulées, sur des placettes de 1m2, permettent de mettre en évidence l’effet des hétérogénéités, en particulier en terme d’encroutement du sol et de végétation, sur le ruissellement intégré spatialement. L’infiltration moyenne apparait comme dépendante de l’intensité de pluie et l’effet d’une distribution statistique d’infiltrabilité sur le transitoire et le permanent d’infiltration est étudié. La distribution exponentielle d’infiltrabilité semble la plus adaptée, elle est utilisée pour analyser la variabilité spatiale et temporelle de la production de ruissellement dans le bassin versant sous pluie naturelle. Enfin, ce modèle exponentiel, simple mais pertinent à l’échelle du mètre, est implémenté pour représenter un pixel de base dans un modèle de ruissellement-infiltration à l’échelle d’un sous bassin versant de 0.5 ha et différents scénarios de modélisation sont envisagés<br>This work deals with distributed modeling of runoff-infiltration processes in a natural environment. The response of complex natural systems is studied from local measurements, numerical investigations and distributed models. Experiments held in Thies, Senegal, on a 40m2 plot show that the heterogeneity of the surface put in the wrong classical friction laws (Manning, Darcy-Weisbach) of runoff models, because they underestimate high velocities. Two laws, taking physically or empirically into account the submersion of rugosity, are tested. In the Houay Pano catchment, we highlight from simulated rainfall experiments on 1m2 plots the effects of heterogeneities, mainly due to soil crusting and vegetation, on the spatially integrated runoff. We observed that the mean infiltration rate is dependent of the rainfall intensity and studied the effects of a statistical distribution of infiltrabilities on permanent and non-permanent infiltration. The exponential distribution of infiltrabilities appeared to be the best suited distribution. It is used to analyze spatial and temporal variability of runoff production in the catchment under natural rainfall, in order to obtain a per land use characterization of infiltration. Eventually, this simple but accurate model at the meter scale is implemented as a base pixel into a runoff-infiltration model at the sub-catchment scale (0.5 ha)
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Rambourg, Dimitri. "Transposition de paramètres estimés par inversion d'un modèle hydrodynamique bidimensionnel à un modèle de transport de soluté tridimensionnel : méthodologie et application à un aquifère alluvial." Thesis, Strasbourg, 2020. http://www.theses.fr/2020STRAH014.
Full textAbstract:
La thèse propose un outil de modélisation des écoulements et du transport des polluants dissous dans les aquifères, avec un exemple d’application au site du CEA de Marcoule (Gard). Les développements méthodologiques et l’application au site d’étude s’échelonnent en trois phases. Une inversion des paramètres hydrodynamiques de l’aquifère en 2D, avec une formulation adaptée au contexte du site d’étude (contrainte de la topographie complexe du substratum de l’aquifère, intégration de données géologiques à grande échelle), permet de reproduire avec fidélité et robustesse le comportement de la nappe alluviale au droit de Marcoule. Des modèles hydrogéologiques 3D sont ensuite construits en procédant à l’interpolation de données de sondage via deux méthodes (une approche stochastique et une approche déterministe). La paramétrisation des hétérogénéités produites par l’interpolation exploite les valeurs de transmissivité issues de l’inversion 2D. Pour finir, le modèle hydrogéologique paramétré est exploité pour simuler d’écoulement et de transport de contaminants dissous en trois dimensions, en zone saturée et en zone insaturée<br>The thesis proposes a tool for modelling flows and the transport of dissolved pollutants in aquifers, with an example of application to the CEA site at Marcoule (Gard). The methodological developments and the application to the study site are divided into three phases. An inversion of the hydrodynamic parameters of the aquifer in 2D, with a formulation adapted to the context of the study site (constraint of the complex topography of the aquifer bedrock, integration of large-scale geological data), allows the behaviour of the alluvial water table at Marcoule to be reproduced with fidelity and robustness. 3D hydrogeological models are then constructed by interpolating borehole data using two methods (a stochastic approach and a deterministic approach). The parameterisation of the heterogeneities produced by the interpolation exploits the 2D inversion’s transmissivity values. Finally, the parameterised hydrogeological model is used to simulate the flow and transport of dissolved contaminants in three dimensions, in the saturated zone and the vadose zone
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Voignier, Pierre. "Influence de la structure spatiale des pluies et du bassin versant sur les écoulements en réseau : approche à l'aide du logiciel EAUSER : Application à Saint-Etienne." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1990. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00838436.
Full textAbstract:
La thèse est structurée en trois chapitres. Dans le premier, on rappelle brièvement le contexte historique et législatif de l'évolution de l'assainissement en Europe. Le deuxième chapitre s'intéresse à l'étude diagnostic du réseau d'assainissement de la ville de Saint-Etienne, tant sur les plans quantitatif que qualitatif. Pour cela, nous développons un logiciel de simulation dont l'originalité réside dans sa structure informatique. Nous effectuons une étude de la pluviométrie locale, nous localisons les points de dysfonctionnement par la simulation et nous analysons l'impact des rejets stéphanois en phosphore sur la qualité des eaux de la Loire. Le troisième chapitre essaie par des développements méthodologiques de répondre aux questions soulevées précédemment, tout d'abord par une étude visant à caractériser les structures spatiales des pluies en utilisant des techniques issues de l'analyse de données, ensuite par une étude de sensibilité du modèle d'écoulement à la distribution spatiale de la pluie, au coefficient de ruissellement et au temps de réponse de bassins versants élémentaires, enfin par une dernière étude visant à déterminer la localisation optimale du réseau de pluviographes, en utilisant la technique du krigeage, en y intégrant la structure spatiale de la pluie et les coefficients de ruissellement des bassins versants
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Le, Lay Hugo. "Caractérisation des échanges nappe-rivière par mesure distribuée de température par fibre optique : limites et applications aux faibles exfiltrations de nappe." Thesis, Tours, 2019. http://www.theses.fr/2019TOUR4025.
Full text
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Monthe, Luc Arthur. "Etude des équations aux dérivées partielles hyperboliques application aux équations de Saint-Venant." Rouen, 1997. http://www.theses.fr/1997ROUES074.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous avons adapté une méthode de volumes finis aux équations de Saint-Venant avec termes sources, dans des configurations monodimensionnelles et bidimensionnelles complexes. Ces équations représentent les écoulements de l'eau peu profonde, consécutifs par exemple a une rupture de barrage. Pour la partie hyperbolique des équations, le schéma de Roe, solveur approché de Riemann, est introduit, et amélioré par une modification entropique, afin de prendre en compte les configurations particulières, telles que l'écoulement sur fond sec. Une extension à l'ordre deux de ce schéma a été réalisée, soit par la méthode de limitation de flux, soit par la méthode MUSCL en espace et Runge-Kutta 2 en temps. Une analyse de stabilité numérique non linéaire a été menée ; cela a permis la justification et la prédiction de limitations sur la condition CFL, confirmées par les expériences numériques. D'autre part, on introduit un schéma fractionné pour la prise en compte du terme source. La stabilité et la convergence du schéma vers la solution entropique sont prouvées dans le cas scalaire. Dans le cas de problèmes bidimensionnels, et afin de traiter correctement les termes de diffusion, des schémas conçus et analysés récemment ont été appliqués. Il s'agit d'un schéma à neuf points (VF9) dans le cas de maillages structurés, et d'un schéma à quatre points (VF4) dans le cas de maillages non structurés. En outre, une technique d'adaptation de maillage basée sur la méthode des ressorts a été utilisée avec succès, dans le cas de maillages structurés, afin de capturer avec plus de précisions les ondes de chocs et de détente. Enfin, on présente une méthode originale d'optimisation, les algorithmes génétiques (GAS), faisant le lien entre la méthode des volumes finis introduite et l'identification de paramètres physiques. Les expériences numériques réalisées, entre autres pour la propagation de polluants dans des domaines à géométrie complexe, ont confirmé les performances de ces méthodes.
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Tran, Dung Tien. "Métrologie et modélisation des écoulements à forte pente autour d'obstacles : application au dimensionnement des passes naturelles." Thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://www.theses.fr/2015INPT0125/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est une partie du projet ONEMA pour le dimensionnement des passes à poissons et pour l’amélioration de la continuité écologique des cours d’eau. Ce travail s’est concentré sur les passes à poissons naturelles qui présentent des avantages de coût et paysager. Il s’agit d’un écoulement à forte pente autour des blocs (macro-rugosités) régulièrement repartis en quinconce avec des grands nombres de Froude. Les conditions hydrodynamiques sont alors très diverses, et peuvent être franchissables par un nombre élargi d’espèces de poisson. Ce mémoire présente les travaux réalisés à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). Afin d’étudier l’écoulement dans ces passes, on va mener des expériences sur des canaux réduits ainsi que des simulations numériques à l’aide du modèle Telemac 2D. L’objectif est de mieux connaître la structure de l’écoulement en fonction des conditions hydrauliques et géométriques comme le nombre, la forme et la taille des macro-rugosités. Plus particulièrement, la compréhension de l’interaction de phénomènes physiques généralement étudiés séparément, tels que le passage en régime torrentiel, l’interaction de sillage ou l’écoulement autour de macro-rugosités, a été recherchée. Des relations hauteur-débit ont été établies permettant une aider au dimensionnement des passes naturelles. Elles fournissent des critères de franchissement comme les vitesses maximales, la puissance dissipée ou la hauteur d’eau minimale. Pour atteindre une description plus locale de l’écoulement, des mesures de Vélocimétrie Acoustiques Doppler ont été conduites. Elles ont aussi permis de définir la plage de validité du modèle numérique 2D (Telemac). Ce modèle a alors était utilisé pour extrapoler les critères de franchissement pour des configurations non testées expérimentalement. Finalement, les connaissances sur l’écoulement ont été synthétisées pour définir des préconisations générales de dimensionnement. La précision des relations établies en laboratoire a pu aussi être vérifiée sur des passes réelles. L’hydrodynamique de ces passes est maintenant suffisamment connue pour savoir si un poisson peut remonter le courant et se reposer. Il restera à s’assurer que leur attractivité soit bonne et que des phénomènes liés aux échelles de longueurs de la turbulence ne présentent un obstacle au franchissement<br>This thesis is supported by an ONEMA project for the design of fishways and improve ecological continuity of rivers. This work focused on nature-like fish passes that have cost and landscaped appearance advantages. There is a steep flow around the blocks (macro-roughness) regularly distributed in a staggered configuration with large Froude numbers. The hydrodynamic conditions are sufficiently different to be passable by an expanded number of fish species. This thesis presents the work carried out at the Institute of Fluid Mechanics of Toulouse (IMFT). To study the flow in these passes, experiments are conducted on physical models and numerical simulations using the Telemac 2D model. The goal is to better understand the flow structure based on hydraulic and geometric conditions such as the number, shape and size of macro-roughness. In particular, we considered the interaction of physical phenomena usually studied separately such that the passage in supercritical regime, the interaction of wake or flow around macro-roughness. The stage-discharge relationships were established to assist in the design of nature-like passes. They provide criteria useful for passability such as maximum speeds, power dissipation or minimal water height. To reach a local description of the flow measurements with an Acoustic Doppler Velocimeter were conducted. They also helped to define the valid range of the 2D model. This model was then used to extrapolate passability criteria for untested experimental configurations. Finally, the knowledge on flow has been synthesized to define general recommendations sizing. It has also been able to verify on real scale passes, the accuracy of the relations established in the laboratory. The hydrodynamics of these passes is now sufficiently described to know if a fish can swim upstream and rest. It will remain to ensure that their attractiveness is good and that phenomena related to the turbulence length scales do not present an obstacle to the fish passage
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Cortier, Olivier. "Quantification des bénéfices des revêtements perméables. Modélisation à l'échelle de la structure et du bassin versant." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC247/document.
Full textAbstract:
Les revêtements perméables se développent en France et à l’étranger comme une technique d’avenir en réponse aux enjeux de la protection des sols et de l’amélioration du cycle de l’eau en milieu urbain. Le développement de pavés drainants au sein du laboratoire de l’ESITC Caen a mis en évidence le besoin de quantifier les apports des revêtements perméables pour répondre aux attentes des acteurs locaux et favoriser l’utilisation de ces techniques par les aménageurs. Dans ce but, ce travail de thèse porte sur la description des processus hydrologiques au sein des revêtements perméables et la quantification de leurs bénéfices sur le ruissellement urbain. Deux modèles ont été développés pour répondre à ces objectifs.Le premier permet de modéliser les processus hydrologiques au sein des structures perméables avec une approche physique basée sur la résolution de l’équation de RICHARDS par la méthode des éléments finis. Cette modélisation apporte des éléments de compréhension sur l’influence des propriétés de la structure et de son environnement sur ses performances. Elle a abouti à la proposition d’une représentation conceptuelle du comportement hydrologique des structures perméables. Le second modèle permet de modéliser le comportement hydrologique d’un bassin versant avec une approche par systèmes multi-agents. Différents scénarios d’implantation de revêtements perméables ont été simulés sur un site d’étude réel situé à Ouistreham en Normandie. L’exploration de ce modèle apporte des éléments de quantification des bénéfices de l’implantation des revêtements perméables sur le ruissellement de surface. Les résultats obtenus mettent en évidence le lien entre le ratio de surface perméable sur la surface imperméable et la réduction du ruissellement. Ils soulignent l’importance de la dispersion des zones de revêtements perméables pour optimiser leurs bénéfices<br>Permeable pavements are developing in France and abroad as a promising response to the growing issues of ground protection and the improvement of the water cycle in urban areas. The development of pervious concrete within the laboratory of ESITC Caen had highlighted the need to quantify the contributions of the permeable pavement, and thus meeting the expectations of local authorities and encouraging the use of these techniques by urban planners. In this purpose, this Phd aims at describing the hydrological mechanisms of the permeable pavements and quantifying their benefits on surface runoff. Two models were developed to respond to these objectives. The first one allows modeling the hydrological processes inside permeable pavement structures with a physically-based approach, which solves RICHARD’s law with a finite element method. This modeling enables the understanding of the influence of the properties of the structure and its environment on its performances. Results have led to the proposal of a conceptual representation of permeable structures. The second model allows modeling the hydrological behavior of an urban catchment with an agent-based approach. Various scenarios of permeable pavement implemantations were simulated on a real study site located at Ouistreham in Normandy. The analysis of this model enables the quantifying of the benefits of the implementation of permeable pavements on surface runoff. Results highlight the link between the permeable surface on the impermeable surface ratio and the reduction of runoff. They emphasize the importance of dispersing permeable pavement areas to maximize their benefits
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Rongier, Guillaume. "Connectivity of channelized sedimentary bodies : analysis and simulation strategies in subsurface modeling." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0026/document.
Full textAbstract:
Les chenaux sont des structures sédimentaires clefs dans le transport et le dépôt de sédiments depuis les continents jusqu'aux planchers océaniques. Leurs dépôts perméables permettent la circulation et le stockage de fluides. Comme illustré avec les systèmes turbiditiques, le remplissage de ces chenaux est très hétérogène. Son impact sur la connectivité des dépôts perméables est amplifié par les variations d'organisation spatiale des chenaux. Mais du fait de l'aspect lacunaire des données, l'architecture de ces structures souterraines n'est que partiellement connue. Dans ce cas, les simulations stochastiques permettent d'estimer les ressources et les incertitudes associées. De nombreuses méthodes ont été développées pour reproduire ces environnements. Elles soulèvent deux questions capitales : comment analyser et comparer la connectivité de simulations stochastiques ? Comment améliorer la représentation de la connectivité dans les simulations stochastiques de chenaux et réduire les incertitudes ? La première question nous a conduits à développer une méthode pour comparer objectivement des réalisations en se concentrant sur la connectivité. L'approche proposée s'appuie sur les composantes connexes des simulations, sur lesquelles sont calculés plusieurs indicateurs. Une représentation par positionnement multidimensionnel (MDS) facilite la comparaison des réalisations. Les observations faites grâce au MDS sont ensuite validées par une carte de chaleur et les indicateurs. L'application à un cas synthétique de complexes chenaux/levées montre les différences de connectivité entre des méthodes et des valeurs de paramètres différentes. En particulier, certaines méthodes sont loin de reproduire des objets avec une forme de chenaux. La seconde question amène deux principaux problèmes. Premièrement, il apparaît difficile de conditionner des objets très allongés, comme des chenaux, à des données de puits ou dérivées de données sismiques. Nous nous appuyons sur une grammaire formelle, le système de Lindenmayer, pour simuler stochastiquement des objets chenaux conditionnés. Des règles de croissance prédéfinies contrôlent la morphologie du chenal, de rectiligne à sinueuse. Cette morphologie conditionne les données au fur et à mesure de son développement grâce à des contraintes attractives ou répulsives. Ces contraintes assurent le conditionnement tout en préservant au mieux la morphologie. Deuxièmement, l'organisation spatiale des chenaux apparaît peu contrôlable. Nous proposons de traiter ce problème en intégrant les processus qui déterminent l'organisation des chenaux. Un premier chenal est simulé avec un système de Lindenmayer. Puis ce chenal migre à l'aide d'une simulation gaussienne séquentielle ou d'une simulation multipoints. Cette approche reproduit les relations complexes entre des chenaux successifs sans s'appuyer sur des modèles physiques partiellement validés et au paramétrage souvent contraignant. L'application de ces travaux à des cas synthétiques démontre le potentiel de ces approches. Elles ouvrent des perspectives intéressantes pour mieux prendre en compte la connectivité dans les simulations stochastiques de chenaux<br>Channels are the main sedimentary structures for sediment transportation and deposition from the continents to the ocean floor. The significant permeability of their deposits enables fluid circulation and storage. As illustrated with turbiditic systems, those channel fill is highly heterogeneous. Combined with the spatial organization of the channels, this impacts significantly the connectivity between the permeable deposits. The scarcity of the field data involves an incomplete knowledge of these subsurface reservoir architectures. In such environments, stochastic simulations are used to estimate the resources and give an insight on the associated uncertainties. Several methods have been developed to reproduce these complex environments. They raise two main concerns: how to analyze and compare the connectivity of a set of stochastic simulations? How to improve the representation of the connectivity within stochastic simulations of channels and reduce the uncertainties? The first concern leads to the development of a method to objectively compare realiza-tions in terms of connectivity. The proposed approach relies on the connected compo-nents of the simulations, on which several indicators are computed. A muldimensional scaling (MDS) representation facilitates the realization comparison. The observations on the MDS are then validated by the analysis of the heatmap and the indicators. The appli-cation to a synthetic case study highlights the difference of connectivity between several methods and parameter values to model channel/levee complexes. In particular, some methods are far from representing channel-shaped bodies. Two main issues derive from the second concern. The first issue is the difficulty to simulate a highly elongated object, here a channel, conditioned to well or seismic-derived data. We rely on a formal grammar, the Lindenmayer system, to stochastically simulate conditional channel objects. Predefined growth rules control the channel morphology to simulate straight to sinuous channels. That morphology conditions the data during its development thanks to attractive and repulsive constraints. Such constraints ensure the conditioning while preserving at best the channel morphology. The second issue arises from the limited control on the channel organization. This aspect is addressed by taking into account the evolution processes underlying channel organization. An initial channel is simulated with a Lindenmayer system. Then that channel migrates using sequential Gaussian simulation or multiple-point simulation. This process reproduces the complex relationships between successive channels without relying on partially validated physical models with an often constraining parameterization. The applications of those various works to synthetic cases highlight the potentiality of the approaches. They open up interesting prospects to better take into account the connectivity when stochastically simulating channels
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Beljadid, Abdelaziz. "Nouvelles méthodes numériques pour les écoulements en eaux peu profondes." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2015. http://hdl.handle.net/10393/32562.
Full textAbstract:
Dans ce projet de recherche, on s’intéresse au développement et à l’évaluation de nouvelles méthodes numériques pour les écoulements peu profonds. De nouvelles techniques de discrétisation spatiales et temporelles des équations sont proposées. Une partie de la thèse est dédiée au développement d’une méthode des volumes finis explicite d’ordre élevé et d’une famille de schémas semi-implicites qui sont efficaces pour la modélisation des processus lents et rapides dans les écoulements océaniques et atmosphériques. La deuxième partie du projet de recherche concerne la construction d’un schéma numérique efficace sans solveur de Riemann pour les écoulements peu profonds avec une topographie variable sur un maillage non structuré. Dans cette partie de la thèse, une nouvelle approche est proposée pour l'analyse de stabilité des schémas numériques non structurés pour les équations en eaux peu profondes. Dans la troisième partie de la thèse, deux schémas de volumes finis sont développés pour les lois de conservation sur des surfaces courbes qui ont un large potentiel d’être appliqués aux écoulements peu profonds sur la sphère. Dans ces cas, les schémas numériques sont développés en adoptant la démarche suivie par Stanley Osher. Cette démarche consiste à utiliser des systèmes hyperboliques simples qui génèrent des phénomènes d'ondes complexes et des solutions qui ont différentes structures. Ces solutions sont très efficaces pour tester les méthodes numériques. Dans notre cas, nous avons utilisé les équations de Burgers qui ont joué un rôle très important dans le développement des schémas numériques à capture de chocs en mécanique des fluides.
Dans le premier article, une nouvelle méthode des volumes finis décentrée explicite est proposée pour le système de Saint-Venant avec un terme source qui comprend le paramètre de Coriolis en utilisant un maillage non structuré. La plupart des schémas numériques décentrés, efficaces pour les ondes rapides (ondes de gravité), conduisent à un niveau d'amortissement élevé pour les ondes lentes (ondes de Rossby). La méthode proposée donne de bons résultats à la fois pour les ondes de gravité et les ondes de Rossby. Les techniques proposées sont suffisantes pour supprimer le bruit numérique des ondes courtes sans amortissement des ondes longues, telles que les ondes de Rossby qui sont essentielles dans le transport de l’énergie dans les océans et l'atmosphère.
Dans le cas où le système comprend une large gamme de fréquences des ondes, ce qui est le cas des écoulements atmosphériques, il est important d’utiliser des méthodes semi-implicites afin d’opter pour un pas de temps optimal. La méthode semi-implicite semi-lagrangienne à deux niveaux (SETTLS) proposée par Hortal (2002) a une région de stabilité absolue indépendante du nombre de Courant-Friedrichs-Lewy (CFL). La plupart des modèles de prévision numérique atmosphérique utilisent cette méthode comme schéma temporel. Cependant, la méthode SETTLS peut générer des oscillations pour le traitement du terme non linéaire surtout pour le cas des solutions qui ont un caractère oscillatoire. Pour remédier à ce problème, dans le deuxième article, nous avons proposé une nouvelle classe de schémas semi-implicites semi-lagrangiens potentiellement applicables aux modèles atmosphériques. Cette classe de schémas numériques présente plusieurs avantages de stabilité, de précision et de convergence. De bons résultats sont obtenus en comparaison à d'autres schémas semi-implicites semi-lagrangiens et méthodes semi-implicites de type prédicteur-correcteur.
Dans le troisième article, un nouveau schéma équilibre partiellement centré est développé pour la résolution numérique des équations de Saint-Venant avec une topographie variable sur un maillage non structuré. Cette méthode est stable et simple puisqu'elle ne fait pas appel à la résolution du problème de Riemann. La méthode proposée est précise pour le cas des solutions discontinues et peut être appliquée aux écoulements peu profonds avec une topographie variable et une géométrie complexe où l'utilisation des maillages non structurés est avantageuse.
Motivé par de nombreuses applications en dynamique des fluides, dans le projet de thèse on s’intéresse également au développement de méthodes numériques dans le cas des surfaces courbes. L'objectif est de concevoir des méthodes numériques robustes et efficaces pour le cas des solutions discontinues et qui préservent la structure fondamentale des équations, notamment les propriétés liées à la géométrie. Pour développer ces méthodes, l'approche suivie par Stanley Osher est adoptée et les équations de Burgers sont utilisées vu leur importance pour le développement des schémas numériques à capture de chocs.
Dans le quatrième article, une méthode des volumes finis satisfaisant la compatibilité géométrique est développée pour les lois de conservation sur la sphère.
Cette méthode est basée sur la résolution du problème de Riemann généralisé et l'approche du «splitting» directionnel en latitude et en longitude sur la sphère. Les dimensions géométriques sont considérées de manière analytique et la forme discrète du schéma numérique proposé respecte la propriété de compatibilité géométrique. La méthode proposée est stable et précise pour le cas des solutions discontinues de grands chocs et amplitudes en comparaison avec des schémas numériques très connus. Une nouvelle classification des flux est proposée en introduisant les notions de flux feuilletés et de flux génériques. Le comportement asymptotique des solutions est étudié en fonction de la nature du flux et les propriétés des solutions discontinues sont analysées. Les résultats démontrent la capacité et le potentiel de la méthode proposée pour la résolution des lois de conservation sur la sphère dans le cas des solutions discontinues. Ce schéma numérique pourrait être étendu au cas des équations de Saint-Venant sur la sphère.
Dans le cinquième article, on propose un schéma numérique efficace respectant la propriété de compatibilité géométrique pour les lois de conservation sur la sphère. La méthode proposée présente plusieurs avantages, notamment de bons résultats dans le cas des solutions discontinues avec des chocs d’amplitudes moyennes, une faible dissipation numérique et une simplicité puisqu'elle ne fait pas appel à la résolution du problème de Riemann. Cette méthode pourrait être étendue au cas des équations de Saint-Venant sur la sphère.
Dans le sixième article, une nouvelle approche est proposée pour analyser la stabilité des schémas numériques appliqués aux écoulements peu profonds. Cette méthode utilise la notion du pseudo spectre des matrices. La méthode proposée est efficace en comparaison avec les méthodes couramment utilisées telles que la stabilité asymptotique et la stabilité de Lax-Richtmyer. Cette approche est utile pour le choix du type de maillage, des emplacements appropriés des variables primitives (hauteur et vitesses), et de la méthode de discrétisation la plus stable.
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Jung, Jonathan. "Schémas numériques adaptés aux accélérateurs multicoeurs pour les écoulements bifluides." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00876159.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de la modélisation et de l'approximation numérique des écoulements liquide-gaz compressibles. La difficulté essentielle réside dans la modélisation et l'approximation de l'interface liquide-gaz. Schématiquement, deux types de méthodes permettent l'étude de la dynamique de l'interface : l'approche eulérienne, aussi dite de capture de front ("front capturing method") et l'approche lagrangienne, de suivi de front ("front tracking method"). Nos travaux sont plutôt basés sur la méthode de capture de front. Le modèle bifluide est constitué d'un système de lois de conservation du premier ordre traduisant le bilan de masse, de quantité de mouvement et d'énergie du système physique. Ce système doit être fermé par une loi de pression du mélange gaz-liquide pour que sa résolution soit possible. Cette loi de comportement doit être choisie soigneusement, puisqu'elle conditionne les bonnes propriétés du système comme l'hyperbolicité ou l'existence d'une entropie de Lax. Les méthodes d'approximation doivent permettre de traduire au niveau discret ces propriétés. Les schémas conservatifs classiques de type Godunov peuvent être appliqués au modèle bifluide. Ils conduisent cependant à des imprécisions qui les rendent inutilisables en pratique. Enfin, l'existence de solutions discontinues rend difficile la construction de schémas d'ordre élevé. La structure complexe des solutions nécessite alors des maillages très fins pour une précision acceptable. Il est donc indispensable de proposer des algorithmes performants pour les calculateurs parallèles les plus récents. Au cours de cette thèse, nous allons aborder partiellement chacune de ces problématiques : construction d'une "bonne" loi de pression, construction de schémas numériques adaptés, programmation sur calculateur massivement multicoeur.
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Isenmann, Gilles. "Approche Euler-Lagrange pour la modélisation du transport solide dans les ouvrages de décantation." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD013/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est le développement et la validation d’un outil numérique permettant d’évaluer la performance d’un ouvrage de décantation. L’approche Euler-Lagrange est retenue pour la modélisation de l’écoulement et du transport solide. De nouvelles conditions d’interaction particule/paroi permettent de restreindre le dépôt aux zones présentant des caractéristiques géométriques et hydrodynamiques favorables. Le modèle numérique est confronté à quatre jeux de données expérimentales. L’ensemble de ces expérimentations permettent d’investiguer une large gamme des paramètres représentatifs de l’écoulement et du transport solide. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux permet de conclure sur la capacité du modèle à prévoir l’abattement des particules dans un ouvrage de décantation avec une précision de l’ordre de 5 pourcents lorsque les dépôts ont lieu sur l’ensemble du fond et de 10 pourcents dans le cas de dépôts localisés dans des zones préférentielles<br>The objective of this thesis is the development and the validation of a numerical tool to estimate the trapping efficiency of settlers. The Euler-Lagrange approach is chosen to simulate the flow and the sediment transport. New particle/wall interaction conditions are developed to take into account the geometric and hydrodynamic characteristics to enable the deposit. The numerical model is compared to four sets of experimental data. All these experiments enable to study a wide range of parameters that describe the flow and the solid transport. The comparison between the numerical and experimental results shows that the model is able to estimate the trapping efficiency of particles in a settler with an accuracy of about 5 percent when the particles settle all over the bed of the basin and about 10 percent in case of located deposits