A Depth-Averaged Numerical Model for Simulating Heat and Fluid Flows in Vegetated Channels

Un modèle numérique complexe moyenné sur la profondeur est développé pour simuler l'hydrodynamique et le transfert de chaleur dans les canaux végétalisés, avec une capacité de simuler les ruptures de barrage et les phénomènes d'inondation. Le modèle est capable de simuler les deux types d'écoulements, laminaires et turbulents, il peut prendre en compte les effets des écoulements secondaires. Il utilise les derniers développements de la science des milieux poreux, afin de simuler l'écoulement dans les zones végétalisées et il est possible d'effectuer des simulations dimensionnelles ou adimensionnelles. Ce modèle moyenné sur la profondeur est capable de commencer une nouvelle simulation ou de reprendre une autre. Il utilise de nombreuses techniques innovantes pour minimiser automatiquement le temps de calcul pour des problèmes ayant un grand nombre de mailles de calcul. Il utilise beaucoup de techniques novatrices pour augmenter la précision des solutions, il offre un choix varié de conditions aux limites, il peut effectuer une solution du 2nd ordre et il supporte plusieurs techniques pour contrôler les erreurs résiduelles. Comme première étape, le code numérique à deux dimensions est développé pour simuler l'écoulement et le transfert de chaleur. Les équations de transport sont résolues avec une méthode de collocation par volumes finis non structurés. Des données numériques et expérimentales sont utiliseés pour valider le code pour différentes conditions d'écoulement. Une technique multi-bloc de triangulation locale (MBLT) est développée et appliquée à plusieurs simulations pour diminuer la magnitude absolue des oscillations du champ de pression. Dans cette technique, une solution pour réduire la magnitude absolue des oscillations de pression est recherchée à travers la grille, de façon innovante, au lieu des équations de transport de masse et de mouvement. La technique de MBLT peut être simplement appliquée à des géométries complexes. Cette propriété la qualifie pour être utilisée dans le génie logiciel.