Telemac et Param├Ętres de simulation

1. Utilisation de la chaîne TELEMAC :

Le système TELEMAC est un ensemble de logiciels de modélisation numérique pour :

-L'hydraulique à surface libre,
-La sédimentologie,
-La houle,
-La qualité des eaux,
-Les écoulements souterrains.

Il est développé par EDF-R&D. Le site internet de ce système est disponible ici http://www.opentelemac.org/.

Le logiciel Telemac 2D a été utilisé dans la modélisation. Il s'agit d'un logiciel de calcul en hydrodynamique écrit en éléments finis, qui résout les équation de Barré de Saint Venant à deux dimensions d'espace horizontales (cf partie II.2.1). Ses résultats principaux en chaque point du maillage sont : la hauteur d'eau et la vitesse moyenne sur la verticale. Telemac 2D trouve ses applications en hydraulique maritime ou fluviale, et prend en compte les phénomènes physiques suivants :

-Propagation des ondes longues avec prise en compte des effets non linéaires,
-Frottement sur le fond,
-Influence de la force de Coriolis,
-Influence de phénomènes météorologiques : pression atmosphérique et vent,
-Turbulence,
-Ecoulements torrentiels et fluviaux,
-Influence de gradients horizontaux de température ou de salinité sur la densité,
-Coordonnées cartésiennes ou sphériques pour les grands domaines,
-Zones sèches dans le domaine de calcul : bancs découvrants et plaines inondables,
-Entraînement par le courant et diffusion d'un traceur, avec des termes de création ou de disparition,
-Suivi de flotteurs et dérives lagrangiennes,
-Prise en compte des forces de traînée des structures verticales,
-Prise en compte des phénomènes de porosité,
-Prise en compte des courants de houle (par couplage avec les modules ARTEMIS et TOMAWAC).

Source : notice utilisateur Telemac 2d disponible sur le site suivant.

Il est possible de faire des raffinements locaux :

-Dans les zones présentant un intérêt particulier (notamment pour la navigation : ports et chenaux),
-Pour une modélisation fine des processus côtiers,
-Pour prendre en compte une configuration topographique particulière ou la complexité du trait de côte, au niveau des îles.

 

2. Fichier des paramètres (cas) :

Afin de présenter les paramètres de simulation un fichier cas (celui correspondant à une simulation avec le maillage raffiné) est présenté ci-dessous. Pour plus d'information sur les différentes options il est utile de se référer au manuel d'utilisateur de Telemac2d.

 

 

PROCESSEURS PARALLELES : 4 /Permet de diminuer le temps de calcul. Nécessite les fichiers mpirun.txt et mpi_telemac.conf dans le dossier où s'effectue le calcul. Ces dernier sont disponible dans la partie Fichiers de simulation dans le .zip.

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/ ENTREES-SORTIES, FICHIERS
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FICHIER DES RESULTATS              = 'res_raffine'  /fichier contenant les résultats
FICHIER DES CONDITIONS AUX LIMITES = 'conlimraffine' /fichier contenant les conditions limites entrées dans le mailleur Matisse
FICHIER DE GEOMETRIE           ='georaffine'  /fichier contenant le maillage
/FICHIER DU CALCUL PRECEDENT = 'res1' /si une suite de calculs est nécessaire, il faut activer cette ligne
FICHIER FORTRAN = 'bordraf.f' /appelle le fichier fortran imposant la hauteur de marée en frontière Sud, la hauteur interpolée à l'Ouest ainsi que les vitesses en fonction du temps sur chacune des frontières liquides
/FICHIER DES FRONTIERES LIQUIDES = 'conditions'

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/ ENTREES-SORTIES, GRAPHIQUES ET LISTING
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/SUITE DE CALCUL = OUI  /si une suite de calculs est nécessaire il faut activer cette ligne
PERIODE POUR LES SORTIES GRAPHIQUES =9 /une image sur 9 sera disponible en post simulation (ici tous les quarts d'heures)
PERIODE POUR LES SORTIES LISTING    =20 /tous les 20 pas de temps un calcul est affiché dans le shell windows
VARIABLES POUR LES SORTIES GRAPHIQUES : 'U,V,H,K,S,B'
/U=vitesse selon x, V=vitesse selon y, S=côte surface libre, B=côte du fond, H=hauteur d'eau, Q=débit, M=vitesse scalaire, T1=traceur
/VARIABLES A IMPRIMER = 'T1' /sert à afficher les valeurs prises de chaque points vis-à-vis du potentiel traceur dans le shell

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/ EQUATIONS
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/DIFFUSION DES TRACEURS = OUI
/NOMBRE DE TRACEURS = 1
/NOMS DES TRACEURS = T1
/COEFFICIENT DE DIFFUSION DES TRACEURS = 0.0005
MODELE DE TURBULENCE                  =1 /viscosité turbulente constante et elle est égale à la viscosité moléculaire. Ecoulement à grande échelle et donc la trubulence à petite échelle n'intervient pas. Il aurait aussi été très intéressant d'utiliser le modèle de Smargorinski (4) disponible qui est fréquemment utilisé en hydraulique maritime pour modéliser les tourbillons de grandes échelles.
COEFFICIENT DE FROTTEMENT             =50 /pour caractériser du sable moyen à fin. Simplification forte car nous n'avons pas pu accéder à la distribution statistique du type et de la taille des éléments (grains) constituant le sol. Par manque de données nous avons fixé un coefficient de Strickler constant sur l'intégralité du domaine
REGIME DE TURBULENCE POUR LES PAROIS  =1 /régime turbulent lisse
COEFFICIENT DE DIFFUSION DES VITESSES =1.E-6 /Même valeur que pour le SHOM
LOI DE FROTTEMENT SUR LE FOND         =3 /Modèle de Strickler (le SHOM a quant à lui choisi : Chezy et valeur du coefficient de frottement =60)

/Forçage Météorologique (vent)
VENT = NON /active l'option vent. 
/COEFFICIENT D'INFLUENCE DU VENT = 2.16E-6 /coefficient dépendant de la vitesse
/VITESSE DU VENT SUIVANT X = -5.7
/VITESSE DU VENT SUIVANT Y = -15.7
/PROFONDEUR LIMITE POUR LE VENT = 2.0

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/ EQUATIONS, CONDITIONS INITIALES
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CONDITIONS INITIALES ='COTE CONSTANTE' /condition initiale cote de 4.2 mètres sur l'ensemble du domaine = niveau moyen de la mer dans cette région
COTE INITIALE        = 0 /la cote moyenne du niveau de la mer dans cette région (4.2 mètres) est imposée dans bord.f 
/VALEURS INITIALES DES TRACEURS = 1. /Si traceur
/VALEURS IMPOSEES DES TRACEURS = 0.;0. /on laisse évoluer ensuite librement le traceur dans le domaine.

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/ EQUATIONS, CONDITIONS LIMITES
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/OPTION POUR LES FRONTIERES LIQUIDES =1;1
/DEBITS IMPOSES                      =0.;0. /activer si vitesse imposée (code : u=5 et v=5) a été coché dans Matisse. 0. signifie qu'on laisse évoluer librement le débit .
PROFILS DE VITESSE                  = 5;5 /profil quelconque
VITESSES IMPOSEES = 0.;0.;0. /3 frontières liquides dont les vitesses sont imposées dans bord.f si vitesse imposée dans les conditions limites. Option à activer si débit imposé (code : u=6 et v=6) a été coché dans Matisse. 0. signifie que l'on laisse évoluer libre la vitesse si elle n'est pas fixée dans bord.f.
COTES IMPOSEES    = 0.;0.;0. /3 frontières liquides dont les cotes sont imposées (ouest et sud) ou libre  (nord) dans bord.f si hauteur imposée en condition limite. 0. signifie que l'on laisse évoluer libre la hauteur de la surface libre si cette dernière n'est pas imposée dans bord.f.

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/ PARAMETRES NUMERIQUES
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REMISE A ZERO DU TEMPS =NON
BANCS DECOUVRANTS      =NON /si domaine de calcul présente des zones sèches (pas le cas à priori dans notre étude)
PAS DE TEMPS           =0.8 /pour assurer la convergence pour la durée de calcul fixée ci-dessous
DUREE DU CALCUL        = 93600 /deux cycles de marée (26 heures)

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/ PARAMETRES NUMERIQUES, SOLVEUR
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OPTION DU SOLVEUR    =3
SOLVEUR              =3 /volume finis
PRECISION DU SOLVEUR =1.E-4 /par défaut

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/ PARAMETRES NUMERIQUES, VITESSE-CELERITE-HAUTEUR
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MASS-LUMPING SUR LA VITESSE   =1
IMPLICITATION POUR LA HAUTEUR =0.55
MASS-LUMPING SUR H            =1
IMPLICITATION POUR LA VITESSE =0.55