Industrie Environnementale
Programmeur scientifique (Transfert Technologique)
Chercheur-programmeur pour un centre en transfert technologique (Université-Industrie). Programmation d’algorithme mathématique dans le domaine de la mécanique des fluides, plus précisément simulation des écoulements à ciel ouvert.
- Simulation numérique des Équations de Navier-Stokes et de St-Venant à l’aide des méthodes de type éléments finis, volumes finis et différence finies
- Calibration et la validation du modèle mathématique et numérique sur des données réelles;
- Développement d’algorithmes mathématiques avancés pour solutionner un problème complexe dans le domaine de hydro-électricité (simulation d’un cas réel);
- Participé à la rédaction de documents technique et scientifique;
Technologie: méthodes numériques de type éléments finis (Galerkin/Newton-Raphson)
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.
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.
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.
Résultats de Simulation
Les équations de St-Venant sont intégrés numériquement par une méthode aux éléments finis de type Galerkin. Ci-dessus resultats obtenus des simulations
Références
« A Test Field Calibration to Validate Shallow-Water Codes: the Case of the Ste- Marguerite River with AquaDyn », J. Belanger, M. Carreau and A. Vincent CERCA Technical Report no. R2000-6, September 2000
Abstract
This paper reports on a rigourous field testing of AquaDyn for a rapidly varied shallow water flow in a complex river geometry. AquaDyn, a Surface Water Modeling Software, uses a finite element code to solve numerically the Saint-Venant equations. The river reach selected for the field test is a 2 km section of the Sainte-Marguerite river located in the province of Quebec. This river reach was chosen for the complexity of its river flow and for the quality of the field data available. The reproduction of the observed hydraulic flow of the Sainte-Marguerite river reach is a strong validation for shallow-water codes. The reach exhibits torrential flow, transition to fluvial condition through an hydraulic jump, complex bed elevation including an island and flood planes. In this report, we demonstrate that AquaDyn numerical results successfully reproduce the observed flow regime with a deviation of less than a few percent locally.
« Simulation 2D d’une section de la riviere Ste-Marguerite » J. Belanger et A.Vincent Contract work under SoftKit Technologies Inc. and CERCA (1995)
Présentation
« Lessons Learned from a Simulation of the Shallow-Water Equations in an Industrial Application« , EXA Corporation, Boston (MA), August 2007