TELEMAC-2D new finite volume schemes for shallow water equations with source terms on 2D unstructured grids

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Surface and subsurface flows: a coupled approach using ESTEL and TELEMAC2D

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Développement de méthodes particulaires pour la résolution des écoulements à surface libre

Ce travail vise à développer des approches particulaires dans le but de simuler les écoulements à surface libre. Celles-ci s'inspirent des méthodes sans maillages, méthodes apparues durant ces deux dernières décennies, et présentant des avantages par rapport aux approches numériques standards. La première partie de la thèse est consacrée à présenter cette famille de méthodes, dont quelques unes des plus connues sont détaillées. Les principaux avantages de ces méthodes ainsi que les plus importants défis à leur encontre seront énumérés. Par la suite, la méthode SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) est utilisée pour simuler les écoulements à surface libre en utilisant le système de Saint-Venant homogène. Une étude mathématique variationnelle révèle que cette méthode aboutit à une formulation symétrique et donc numériquement instable. Le schéma obtenu est stabilisé par un décentrage (upwinding) qui consiste à introduire une viscosité artificielle. L'expression de cette viscosité est obtenue par une analogie avec les solveurs de Riemann. Cette technique de stabilisation conduit à des résultats probants oii les chocs sont bien captés. Toutefois, un effet de lissage est observé au niveau des discontinuités probablement dû à l'absence de technique de type MUSCL dans le décentrage introduit. La méthode SPH, comme la majorité des méthodes sans mailiage, possède une fonction de forme non-interpolante rendant difficile l'imposition des conditions aux limites. Ce problème est surmonté en adoptant une interpolation de type élément naturel. Une nouvelle méthode de type volumes finis a été présentée : Méthode des Volumes Naturels : MVN. Cette méthode s'inspire de l'application de la méthode des éléments naturels en formulation Lagrangienne particulaire. Les flux sont évalués sur les cellules de Voronoï en utilisant la méthode des éléments naturels. Le schéma obtenu est un schéma centré donc instable. La même procédure de stabilisation adoptée pour la méthode SPH a été appliquée pour la MVN. La MVN montre les mêmes avantages que la méthode SPH lorsqu'elle est appliquée en formulation Lagrangienne. De plus, le caractère interpolant de la fonction de forme de type éléments naturels, permet aisément d'imposer des conditions aux frontières de type Dirichlet. L'application de la MVN dans le cas des équations de Saint-Venant homogènes et ensuite non-homogènes (avec termes source) montre un bon potentiel de cette nouvelle méthode. Le terme source de type géométrique disparaît dans la formulation de type MVN Lagrangienne et les cas avec bathymétrie variable sont traités exactement comme les cas à bathymétrie nulle. Ainsi la profondeur d'eau est remplacée par le niveau de la surface libre. Le schéma obtenu vérifie la z-propriété et la C-propriété

Écoulements à surface libre avec la méthode SPH

La méthode SPH (Smoothed Particles Hydrodynamics) est une méthode purement Lagrangienne qui a été utilisée depuis 1977 dans la simulation des problèmes astrophysiques et les chocs à grandes vitesses. Dans le présent travail, une adaptation de cette méthode aux écoulements à surfaces libres est présentée. Comme première étape, le problème de bris de barrage en mono-dimensionnel est simulé. Cette étape nous a servi à évaluer et se familiariser avec la méthode SPH. Les résultats obtenus ont été validés et comparés avec la solution analytique ainsi qu'avec les résultats déjà publiés dans la littérature. La deuxième partie de ce mémoire a été consacrée aux cas bidimensionnels. Le problème de bris de barrage dans diverses configurations a été simulé. Les résultats obtenus dépendent directement de chaque cas traité. Pour le cas d'un barrage standard ainsi que le barrage circulaire, les résultats sont très encourageants. En ce qui concerne le cas d'un barrage avec étranglement, le résultat est oscillant. Ces résultats ont été obtenus avec l'approche standard de la méthode SPH. De plus, une nouvelle forumlation basée sur une combinaison EF-SPH a été introduite et testée. Les résultats obtenus sont meilleurs que celle donnés par la formulation standard. Cette amélioration n'est palpable que dans les premiers instants de la simulation. Durant les derniers instants des simulations, un manque de particules à l'emplacement du barrage, cause une concordance moins bonne des courbes trouvées avec celles fournies par la méthode des volumes finis. Le succès de la méthode SPH dans sa version standard ainsi que dans sa nouvelle version combinée EF-SPH, dépendent de plusieurs facteurs. Des études supplémentaires sont par conséquent suggérées pour standardiser les paramètres qui interviennent dans ces formulations

Distributive advection schemes and dry zones, new solutions

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An overview on the capabilities of the TELEMACMASCARET system to deal with tsunamis: feedbacks from TANDEM project

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Numerical investigation of non-cohesive fluvial dike breaching induced by flow overtopping

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Introducing KHIONE – (Eulerian) Part I of the ice modelling component of TELEMAC

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Development of a Large-Eddy-Simulation approach for free surface complex flows

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