Le système de modélisation intégrée qu’est WOLF permet la simulation de l'ensemble des processus de pertinence pour les applications de recherche et du monde réel écoulement et de transport dans le génie civil et environnemental, y compris un modèle hydrologique ainsi qu’en 1D, les modèles hydrauliques en 2D ,horizontaux en 2D, verticaux et 3D.

WOLF constitue un outil unique pour la modélisation pluie-débit, l'analyse des risques d'inondation, la conception des ouvrages hydrauliques, l'analyse du transport des sédiments et la modélisation morphodynamique, ainsi que la modélisation de l'entraînement de l'air et le transport des contaminants par l'écoulement de surface

 

Description

Approche mathématique

Celle-ci consiste en une description mathématique unifiée de la surface libre des écoulements sous pression est utilisé, à la fois en 1D et en 2D. L'écoulement turbulent complexe impliqué dans ces processus est modélisé à l'aide de formulations standard et avancées des équations de Navier-Stokes et de Reynolds, ainsi que les formes depth- et transversales moyennes de ces équations. Une échelle k-e de modèle de turbulence à deux longueurs est utilisée pour comptabiliser explicitement le mélange turbulent anisotrope induite par le cisaillement latéral et par la turbulence de fond généré. Les équations supplémentaires reproduisent le mouvement des sédiments avec charriage et le transport de charges suspendues, ainsi que les processus d'érosion et de dépôt résultant.

Le système de modélisation comprend également un outil d'optimisation basée sur des algorithmes génétiques, qui permet un calibrage automatique du modèle ou de la conception géométrique optimale des ouvrages hydrauliques.

 

Approche numérique

Une approche numérique cohérente est appliquée à discréditer les différents modèles à travers tout le spectre des échelles considérées, à partir du niveau tuyau jusqu'à les niveaux de portée et du bassin versant. Il se compose d'une approche des volumes finis basé principalement sur des grilles de multiblocs structurés. Un vecteur de flux du fractionnement d'origine garantit la stabilité, la précision et l'efficacité des calculs, même dans des conditions d'écoulement et de transport très transitoires.

Au besoin, des techniques appropriées, telles que l'approche de levelset, sont utilisés pour suivre les interfaces mobiles. Pour répondre à la vaste gamme d'échelles de temps impliquées dans la modélisation du transport des sédiments, le système de modélisation permet différents niveaux de couplage entre le sous-modèle d'écoulement et les sous-modèles pour le transport des sédiments et des mises à jour morphodynamiques.

 

La mise en œuvre de la TI

Le noyau de calcul est codé en orienté objet Fortran 2008. Le modèle offre une interface utilisateur permettant des opérations de type SIG pour le traitement des données d'entrée et de sortie. À l'heure actuelle, un effort important est fait pour permettre le calcul parallèle sur une seule machine (OpenMP) et grappe (MPI, CoArray), et d'intégrer certains multi-plateformes ouvertes bibliothèques de sources graphiques clés (GTK +, GNUPlot, GDAL).

 

Références et communauté des utilisateurs

Largement reconnu au niveau national et international, WOLF est couramment exploité pour la recherche, l'éducation et le conseil. Il a été certifié face à de nombreux cas de test de référence expérimentaux et d'autres. Il a été utilisé aujourd'hui dans plus de 30 publications, dans des revues internationales évaluées par les pairs et au sein de plusieurs projets de recherche nationaux et européens.

WOLF a également été choisi par les autorités régionales en Belgique pour effectuer toutes les simulations 2D détaillées de flux pour soutenir la cartographie officielle des inondations, y compris dans le cadre de la directive sur les inondations européennes.

Il a été reconnu comme l'un des très rares modèles appropriés pour effectuer des calculs entièrement couplés des flux très érosifs tels qu’induits par une brèche de barrage ou de rupture de barrage dans les vallées érodables naturelles. Il a également été utilisé dans différentes sociétés d'ingénierie (par exemple, en Suisse), ainsi que dans d'autres universités européennes (par exemple, Politecnico di Milano).

Depuis plus de 15 ans, le groupe de recherche HECE a contribué à environ 100 recherche et le monde réel des projets d'ingénierie à travers l'Europe, l'Afrique et l'Asie, y compris les grands barrages, centrales hydroélectriques, des écluses, etc. Pour la plupart d'entre eux, une approche de modélisation composite dédié a été développé par couplage modélisation numérique avancée des processus hydrodynamiques et de transport (modèle WOLF) avec la modélisation physique dans le 1100 m² laboratoire expérimental du groupe.

 

Contacts

Research group HECE
Hydraulics in environmental and civil engineering
Department UEE – MS²F

hece@ulg.ac.be
www.hece.ulg.ac.be

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