MASCARET Développements en cours

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1 MASCARET Développements en cours EDF-CETMEF Fabrice Zaoui EDF R&D - LNHE juin 2012 F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

2 Sommaire 1 Modification du format des données d entrée 2 Amélioration de la robustesse du code REZO 3 Un mailleur automatique 2D performant pour MASCARET 4 Un nouvel algorithme des casiers pour le noyau fluvial 5 Modifications des termes sources 6 Nouveautés 2013 du module de qualité d eau TRACER 7 Développement sur le couplage 1D-2D longitudinal 8 Développement sur le couplage 1D-2D latéral F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

3 Modification du format des données d entrée Une nécessité Constat De plus en plus d études nécessitent une modélisation importante en nombre de descriptions (nombres de biefs, de nœuds, de lois, de singularités, etc.); Le code de calcul n est pas limité mais il est souvent impossible de pouvoir lire ces données importantes en nombre; La librairie Damocles est le seul héritage Fortran77 imposant des tailles mémoires définies statiquement ; Le dictionnaire n a pas été conçu au départ avec des tables suffisamment grandes ; La modification du dictionnaire est fastidieuse et peut en plus nécessiter une modification du code! F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

4 Modification du format des données d entrée Exemple récent : intraitable à l heure actuelle! (53 lois) F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

5 Modification du format des données d entrée Dépasser la seule limitation statique du code du.cas au.xml Pas de problème de taille de fichier pour les calculs 1D; Le fichier de données doit rester visualisable; Format standard. Prestation Genesis sur 2012 Proposition technique de l export XML depuis Fudaa-Mascaret ; Implémentation de l export XML des données du fichier.cas ; Implémentation d une maquette Fortran90 de re-lecture. Restant à faire La re-lecture effective du.xml dans Mascaret (Pretrait) prochaine version? F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

6 Robustesse du code REZO Noyau fluvial non-permanent Equations de Saint-Venant 1D Une équation de continuité et une équation dynamique : avec : Q x + A t = q (1) 1 Q A t + 1 Q2 A A x + g Z x = g(s 0 S f ) (2) Q le débit (m 3 /s); A la section mouillée (m 2 ); q le débit d apport linéique (m 3 /s/m); g l accélération de la pesanteur (m/s 2 ); Z la hauteur d eau (m); S0 la pente du lit ; Sf la pente de friction. F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

7 Robustesse du code REZO Discrétisation par Différences Finies Schéma de Preissmann A. PREISSMANN, Propagation des intumescences dans les canaux et rivières, 1 er congrès de l Association Française de Calcul, Grenoble, 1961 Schéma inconditionnellement stable suivant la valeur d un paramètre numérique; Robuste si le régime reste fluvial et précis (ordre 2 en espace); Très utilisé dans les codes 1D; Amélioré constamment pour pouvoir traiter les écoulements rapides (Ex. : C. SART, J.-P. BAUME, P.-O. MALATERRE et V. GUINOT, Adaptation of Preissmann s scheme for transcritical open channel flows, Journal of Hydraulic Research, 2010 F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

8 Robustesse du code REZO Rester fluvial à tout prix! Choix : empêcher l apparition du régime torrentiel Le code doit rester rapide; La forme matricielle se prête mal à une adaption du type shock capturing; Le noyau MASCARET traite déjà très bien les écoulements rapides avec un schéma plus récent ; La robustesse du code peut être facilement améliorée si la représentation du torrentiel n est pas importante. F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

9 Robustesse du code REZO Atténuation des termes de convection Choix : empêcher l apparition du régime torrentiel Modification de l équation dynamique par une forme altérée : 1 Q2 A A x α 1 A Q2 A x (3) Le coefficient α est compris entre [0;1]; Sa valeur dépend d une heuristique qui doit atténuer les termes de convection plus l écoulement se rapproche de la criticité; ATTENTION : ce n est plus un schéma consistant des équations de Saint-Venant qui est résolu! Gain en robustusse et confort d utilisation du code; Perte en justesse de modélisation : cet artifice ne peut être que sur option et avec des WARNINGS! F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

10 Robustesse du code REZO Choix d une heuristique d atténuation formule A formule B coefficient alpha nombre de Froude V. GUINOT, Uncertainty in modelling from an engineering perspective, SIMHYDRO 2010 F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

11 Robustesse du code REZO Robustesse n est pas justesse fond solution analytique solution REZO Z (m) X (m) F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

12 Robustesse du code REZO Robustesse n est pas justesse solution analytique solution REZO q (m 3 /s) X (m) F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

13 Mailleur automatique 2D MASCARET et le 2D A l heure actuelle : Les confluences du noyau transcritique sont déjà 2D mais limitées d un point de vue description/discrétisation; Le code 2D VF est déjà là et commun à celui de TELEMAC (shéma de Roe, N. GOUTAL); La modélisation des plaines d inondation par casiers peut s avérer insuffisante; Une expérience simplifiée de l écoulement 2D peut être proposée avec un mailleur intégré et performant ne nécessitant pas trop de paramétrages. F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

14 Mailleur automatique 2D Nouvelles libraire de maillage Caractéristiques Qualité (Delaunay); Simple (maillage uniforme); Automatique (appelé par MASCARET); Facile à utiliser (un critère); Bonnes performances. F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

15 Mailleur automatique 2D Delaunay Maximise le plus petit des angles. F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

16 Mailleur automatique 2D Maillage uniforme F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

17 Mailleur automatique 2D Easy to use F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

18 Mailleur automatique 2D Performance 1 M Triangles 10 s de calcul F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

19 Mailleur automatique 2D Application : amélioration des confluences 2D de MASCARET F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

20 Nouvel algorithme plus performant pour la prise en compte des casiers Développement ARTELIA sur le noyau REZO Modification directe de la matrice pour la prise en compte de tous les casiers F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

21 Modifications des termes sources Equation dynamique Apport de quantité de mouvement des débits d apport (tous les noyaux); Terme de forte pente (noyau transcritique). Remarques Ajout de ces deux termes probablement sur option; Forte pente : faisabilité OK, intérêt encore à établir (comparaison TELEMAC3D). F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

22 Nouveautés du module de qualité d eau TRACER Nouveautés 2013 Traitement des bifurcations ; Prise en compte du lit majeur ; Formules de diffusion en cas de suspension (module QE Micropol) : choix et implémentation de formules adaptés ; Couplage TRACER / DELWAQ (modules de qualité d eau DELFT3D); Mise à jour de la documentation. F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

23 Développement sur le couplage 1D-2D longitudinal Couplage Telemac-Mascaret au LNHE Post-doc N. Malleron 2010; Couplage des codes au moyen d une interface (CL); Utilisation de la plate-forme de couplage PALM du CERFACS; Cas d études réels fluvial et torrentiel; Bons résultats qualitatifs et quantitatifs. Couplage Telemac-Mascaret à ARTELIA Reprise du couplage LNHE sous PALM ; Nouveaux tests et améliorations en cours (invariants de Riemann). Industrialisation au LNHE Modification de l algorithme de couplage (ARTELIA); Portage sur la plate-forme EDF libre SALOME (interopérabilité). F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24

24 Développement sur le couplage 1D-2D latéral Plaines d inondation Couplage latéral Post-doc M. Parisot ( > octobre 2012, co-financement CETMEF); Couplage sans recouvrement (digue dans le 1D); Point de vue volumes finis explicites avec un terme d échange; Résolution d un nouveau problème de Riemann à l interface 1D-2D; Pas d itérations de couplage nécessaires ; Très bon résultats qualitatifs et quantitatifs sur des cas schématiques ; Algorithme facilement parallélisable. Couplage Mascaret-Mascaret Développements dans Mascaret d un cas réel (noyau VF); Ré-utilisation du mailleur automatique de Mascaret ; Article : CANUM revue en cours. F. ZAOUI (EDF R&D) Club Modélisation Hydraulique juin / 24