Ecoulement bidimensionnel a surface libre, Approche h-s : Partie I

Authors

  • Khouane Mefta Universite de Technologie de Compiegne, Departement de genie des systemes mecaniques
  • Gouri Dhatt Universite de Technologie de Compiegne, Departement de genie des systemes mecaniques
  • Jean-Michel Tanguy Centre d'Etudes Techniques Maritimes et Fluviales d'Aix-En-Provence

Keywords:

ydrodynamic, free surface, finite element, approach h-s, series

Abstract

The works that are the object of the present paper consist of developing a model to simulate free surface flows applicable at sea, river, and lake, under loads as various as floods, density gradient between salt water -fresh water, marine coast or gales. This model based upon finite element method, implies an approach that we called h-s. This latter privileges, as it occurs in nature for the problems that we wish to study, the horizontal dimension to vertical dimension, which under goes a special treatment. We note that the pressure can be hydrostatic or not. This method is based upon a finite element approximation along with x and upon analytical one along with z. The choice of the series and the number of its terms depend on the physics of the problem and the required accuracy. We have used a hybrid element L3L for the spatial discretization. For the time discretization, we have used two schemes. The first one is that of backward Euler, and the second is explicit of LaxWendrofftype which can better fit the non stationary problems.

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References

[BAB 71) BABUSKA L., «Error bound for finite element method », Num. Math., vol.l6,

[BAT 90] BATOZ J.L., DHA TT G., Modelisation des structures par elements finis, vol I,

Hermes, Paris, 1990.

[BOU 94] BOUTTES F., Simulation d'ecoulements a surface libre avec turbulence, These de

doctoral, Div Modeles Numeriques en Mecanique, Universite de Technologie de

Compiegne, France, 1994.

[BRE 74] BREZZI F., «On the existence, uniqueness and approximation of saddle point

problems arising from Lagrange multipliers», R.A.I.R.O., Serie Rouge, R2, 129-151,

[COC 79] COCHET J.F., Modelisation d'ecoulements stationnaires et non stationnaires par

elements finis, These de Doctoral, Universite de Technologie de Compiegne, France,

[COM 82] COMOLET R., Mecanique experimentale des fluides. Dynamique des fluides

reels, tome II, 3'm• edition, Masson 1982.

[CON] CONNOR J.J., BREBBIA C.A., Finite element technique for fluid flows, NeunesButterworks,

London, U.K., 1976.

[DAU 84] DAUBERT 0., CAHOUET J., Approche numerique de Ia houle par les equations

de Navier-Stokes, Annales des ponts et chaussees, Laboratoire National d'Hydraulique,

France, parties 1 et 2, 1984.

[DAU 67] DAUBERT A., GRAFFE J., « Quelques aspects des ecoulements presque

horizontaux a deux dimensions en plan et non permanents application aux estuaires », La

houille blanche, 847-859, 1967.

[DHA 92] DHATT G., Finite element modeling of fluids, Div. Modeles Numeriques en

Mecanique, Universite de Technologie de Compiegne, France, mars 1992.

[DHA 91a] DHATT G, TANGUY J.M., Elements finis en mecaniques des fluides, support de

cours Universite de Technologie de Compiegne, 1991.

[DHA 91b] DHATT G., TANGUY J.M., Hydraulique Numerique, I et 2 parties, support de

cours d'e!ements finis en hydraulique, Div. Modeles Numeriques en Mecanique,

Universite de Technologie de Compiegne, France, 1991.

[DHA 84] DHATT G., TOUZOT G., Une presentation de Ia methode des elements finis,

Maloine S. A. Editeur, 1984.

[DUF 97] DUFRESNE M., Modelisation de Ia houle par elements finis, These de doctoral,

Div. Modeles Numeriques en Mecaniques, Universite de Technologie de Compiegne,

France, 1997.

[FRE 96] FRENETTE R., Modelisation tridimentionnelle par les elements finis du transport

des sediments dans Ies cours d'eau, These de doctoral, Universite de Laval, Quebec, juin

[HAD 95] HADJI S., Methodes de resolution pour Ies fluides incompressibles, these de

doctoral, Div. Modeles Numeriques en Mecaniques, Universite de Technologie de

Compiegne, France, 1995.

[HAU 86] HAUGUEL A., « Methodes et outils numeriques en mecanique des fluides », Ia

houille blanche, n°3, 193-200, 1986.

[HEN 91] HENICHE M., Simulation de Ia propagation d'une onde de maree dans un canal

avec frontieres ouvertes, rapport de stage de D.E.A, Div.Modeles Numeriques en

mecaniques, Universite de Techno Iogie de Compiegne, France, 1991.

[HEN 93] HENICHE M., DHATI G., Simulation d'ecoulements a surface libre par un super

element fini tridimensionnel, proceeding du 4' Colloque Maghrebin sur les Modeles

Numeriques de 1'/ngenieur, Alger, Algerie, 662-666, novembre 1993.

[HEN 93] HENICHE M., Modelisation tridimensionnelle par elements finis d'ecoulement a

surface libre, These de doctoral, Div. Modeles Numeriques en Mecaniques, Universite de

Technologie de Compiegne, France, 1992.

[HER 91] HERVOUET J.M, PECHON P., « Modelisation numeriques des ecoulements a

surface libre, l'etat de l'art au laboratoire national d'Hydraulique (LNH) », La houille

blanche, n°2, 93-106, 1991.

[HUB 84] HUBERT G., Modelisation d'ecoulements de fluides incompressibles par Ia

methode des elements finis, These de doctoral, Div Modeles Numeriques en Mecanique,

Universite de Technologie de Compiegne, France, 1984.

[HUG] HUGHES T.J.R., Finite element methodes for fluids, Division of Applied Mechanics,

Stanford University, CA 94305-4040, U.S.A.

[JAE 90] JAEGER M, Simulation numerique d'ecoulements turbulents incompressibles et

isothermes de fluides newtoniens par elements finis tridimensionnels, These de doctoral,

Div. Modeles Numeriques en Mecaniques, Universite de Technologie de Compiegne,

France, 1990.

[KIN 78] KING L.P., NORTON W.R., Recent application of RMA's finite element models

for two dimensional hydrodynamics and water quality, Pore. of the 2nd Int. Conf on

Finite Element in Water Resources, Pentch Press, 1978.

[LAD 69] LADYZHENSKA Y A O.A., The mathematical theory of viscous incompressible

flow, Gordon and Breach, New York, U.S.A, 1969.

[LAU 84] LAUNDER B.E., REYNOLDS W.C., RODI W., Modeles de turbulence etleurs

applications, Collection du centre de Recherches et d'essais de Chatou, Eyrolles, n°56,

tome 2, 1984.

[LAX 67] LAX P.O., WENDROFF B., Systems of conservation laws, Comm. Pure and

Applied Mathematics, 13:217, 1967.

[LEC 4] LECLERC M, Modelisation tridimensionnelle des ecoulements a surface libre par

elements finis : application aux lacs, These de doctoral, Div. Modeles Numeriques en

Mecaniques, Universite de Technologie de Compiegne, France, 1985.

[LEE 73] LEENDERTSE J.J., LIU S.K., A three dimensional model for estuaries and coastal

seas Volume I : Principals of computation, Rand, Santa Monica, California, U.S.A, R-

-0WRR, 1973.

[LES 79] LESCHZINER M.A., RODI W., Calculation of strongly curved open channel flow,

journal of hydraulics division, 1297-1314, October 1979.

[MEF 96] MEFTAH K., DHATI G.,« Resolution de I' equation de transport stationnaire par

Ia methode de distribution de fluctuation », Congres Maghrebin, Gardaia, mars 1996.

[MEF 98] MEFTAH K., Modelisation tridimensionnelle de l'hydrodynamique et du transport

par suspension, These de doctoral, Div. Modeles Numeriques en Mecaniques, Universite

de Technologie de Compiegne, France, 1998.

[PRO 78] LE PROVOST C., PONCET A., Finite element method for spectral modelling of

tides, I.J.N.M.F, vol. 12,853-871, 1978.

[RAJ 83] RAJARATNAM N., NWACHUKW B.A., Flow near groin-like structures, Journal

of Hydraulic Engineering, vol. 19, n°3, 463-480, March, 1983.

[ROB 83] ROBERT J.L., Modelisation tridimensionnelle des ecoulements a surface libre

permanents et non permanents par Ia methode des elements finis, These de Ph.D, Dept

Genie Civil, Univ. de Laval, Quebec, 1983.

[ROU 96] ROUAS G., Etude et modelisation par element finis des procedes hydrosedimentaires

estuariens, These de doctoral, Div. Modeles Numeriques en Mecaniques,

Universite de Technologie de Compiegne, France, 1996.

[SOU 91] SOULAIMANI A., FORTIN M., DHATT G., EOUELLET Y., Finite element

simulation of two and three dimensional dree surface flows, Computers Methods in

Applied Mechanics and Engineering, vol.86; num.3, April 1991.

[TAN 91] TANGUY J.M., Modelisation du transport solide par les courants a l'aide de Ia

methode des elements finis, These de Ph. D., Dept. Genie Civil, Universite Laval,

Quebec, Canada, fevrier 1991.

[TAN 97].TANGUY J.M., ZHANG B., MEFTAH K, SIMONE L., Dye tracing in the Seine

river and its numerical simulation, Water for a changing global community, 27th

Congress of the International Association for Hydraulic Research, 1997.

[TA Y 73] TAYLOR C., HOOD P., A numerical solution of the Navier-Stokes equations

using the finite element method, Computers and Fluids, vol.l 1-28, 1973.

[WAN 75] WANG H.P., Multi-level finite hydrodynamic model of Black Island Sound,

Finite Element in Water Resourses, 469-493, 1975.

[ZHA 92] ZHANG B., Modelisation d'ecoulement a surface libre avec fronts mobile par

elements finis, These de doctoral, Div. Modeles Numeriques en Mecaniques, Universite

de Technologie de Compiegne, France, 1992.

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Published

1999-04-14

How to Cite

Mefta, K. ., Dhatt, G., & Tanguy, J.-M. . (1999). Ecoulement bidimensionnel a surface libre, Approche h-s : Partie I. European Journal of Computational Mechanics, 8(4), 375–431. Retrieved from https://journals.riverpublishers.com/index.php/EJCM/article/view/3003

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