Applications Technologiques

Présente les produits technologiques que nous avons développés pour différents clients dans plusieurs domaines industriels très variés. Ces produits sont basés sur des mathématiques et des principes (algorithmes) physiques et font appel à la programmation. Ces programmes informatiques utilisent des librairies de calcul scientifique en imagerie, modélisation 3D et numérique.

  • Industrie réalité virtuelle (Modélisation 3D)

Application dans le domaine de l’aménagement intérieur (conception de modèle 3D en utilisant la réalité virtuelle afin d’augmenter le réalisme lors de la conception).

  • Industrie médicale (environnement virtuel)

Chirurgie assistée par ordinateur: permet de reproduire dans un environnement virtuel les étapes d’une chirurgie pour la formation de nouveaux chirurgiens. Nous avons mis au point une librairie.

  • Industrie du bois d’œuvre

Scierie utilise des techniques d’imagerie pour optimiser la coupe de bois. Mise au point d’un algorithme qui permet de détecter les imperfections sur une pièce de bois. Cet algorithme est base sur (l’application de filtre ou fonctions mathématiques qui permettent de segmenter l’image et de trouver les régions d’intérêt ROI (Region-of-Interest)), dans ce cas-ci les régions ou il y a un manque de bois.

  • Industrie de la biotechnologie (Imagerie moléculaire)

Application de la mécanique quantique pour la détection du cancer. Cette technique est base sur le principe sur la propagation de la lumière dans le corps humain. Solution équation de la diffusion. Nous avons développé (amélioré) un environnement de programmation mathématique pour la solution du modèle physique.

  • Industrie de l’environnement (Hydro-Électricité)

Simulation (modélisation physique) pour la validation de modèles mathématique sur un cas réel. Écoulement à ciel ouvert, application pour le développement énergétique (évaluer les impacts environnementaux).

 

Simulation d’une vraie rivière par modélisation physique (Écoulements À Ciel Ouvert)

Ce travail a été fait dans le cadre d’un partenariat Université-Industrie pour le transfert de connaissance (application projet industriel). Ce type de problème trouve un intérêt dans l’industrie de l’hydro-électricité. Par exemple, dans le cas du détournement d’une rivière, on veut être en mesure d’évaluer l’impact sur la variation du débit car cela peut avoir une influence sur l’exploitation et les coûts de production de l’électricité.

Description du projet (Simulation d’un cas très complexe d’un écoulement)

Le but du projet est d’établir un benchmark pour la validation de schémas numériques dans le domaine des écoulements à ciel ouvert. Simulation d’un cas réel, rivière qui est située dans le Nord du Québec. La raison principale de ce choix, la très grande qualité des données de terrain à notre disposition.

Le problème comporte de nombreuses difficultés telles qui le rendent difficile à simuler: 

  • largeur de la rivière variable;
  • présence d’un ressaut hydraulique;
  • bathymétrie complexe (présence de fort gradient);
  • plusieurs régimes: torrentiel, fluvial (ressaut hydraulique);

Le tronçon de la rivière sélectionné pour ce test (cas réel) est une section de 2km et est situé dans le Nord du Québec (Canada). Le tronçon de la rivière a été choisi pour la complexité de son écoulement et pour la qualité des données de terrain disponible. Le tronçon contient différents régimes d’écoulement: torrentiel, une transition d’un régime fluvial a torrentiel a travers un ressaut hydraulique, topographie (lit de la rivière) très complexe incluant une île et une région inondable.

                                                                    Figure 1 Bathymétrie de la rivière (topographie)

La figure ci-dessus montre une section de la rivière. Les élévations (topographie/bathymétrie) du terrain sont représentées par les lignes d’isovaleur (les différentes lignes que l’on voit sur la figure). Les points “R” (R1-R9) en rouge sur la figure, sont des points ou ont été mesurés les hauteurs d’eau (niveau de l’eau) pour un régime d’écoulement donné.

                                                                            Figure 2 Maillage de la rivière (topographie)

La figure ci-dessus montre une des mailles qui a été utilisé pour les simulations (méthode aux éléments finis). Une partie de la rivière a été tronquée (en amont).

Figure 3. La figure ci-haut nous montre une section transversale de la rivière. Valeur de la bathymétrie interpolée versus réelle. On constate que la géométrie contient de forts gradients, ce qui rend ce problème très difficile à résoudre.

Modélisation physique d’un écoulement rapide à ciel ouvert pour un cas à géométrie complexe

Nous présentons les résultats d’une simulation d’un écoulement ciel ouvert pour le cas d’une rivière avec une géométrie complexe. Une méthode de type éléments finis a été utilisée pour résoudre numériquement les équations de St-Venant.

References

A Test Field Calibration to Validate Shallow-Water Codes: the Case of the Ste- Marguerite River with AquaDyn”, J. Bélanger, M. Carreau and A. Vincent, CERCA Technical Report no. R2000-6, September 2000

Simulation 2D d’une section de la riviere Ste-Marguerite” J. Belanger et A.Vincent Contract work under SoftKit Technologies Inc. and CERCA (1995)

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