Etude des écoulements instationnaires dans les zones urbanisées

Présentation

Durée : 6 mois au plus tôt à partir du 01/01/2024 et au plus tard au 01/03/2024

Contexte

Une inondation urbaine peut subvenir en cas d'évènement météorologique extrême entraînant un risque accru de rupture de digue ou de barrage hydraulique. Un tel évènement entraînerait alors la propagation d'une onde de submersion sur une région avec une topographie très hétérogène comportant à la fois des milieux naturels comme des milieux urbains ou industriels. La principale caractéristique qui différencie un milieu naturel d’un milieu urbain est la présence de bâtiments qui, à l’échelle de l’inondation, représentent des macro-rugosités. La propagation d'une onde de crue en présence de macro-rugosités conduit à des phénomènes physiques complexes difficilement reproductibles par les modèles numériques. Ces inondations extrêmes sont rarement observées et par conséquents il existe très peu de mesures en milieu naturel.

La modélisation physique d’un tel évènement permet de donner un aperçu des caractéristiques de l’écoulement et de récolter des données précieuses pour valider les modèles numériques. Ainsi, afin d'améliorer la connaissance de la physique complexe induite par la présence de macro-rugosités sur le comportement d’une onde de submersion, un dispositif expérimental permettant de reproduire un écoulement de type rupture de barrage (dam break flow) a été mis en place. Il permet, grâce une métrologie récente et adaptée aux phénomènes transitoires, d’étudier l’impact de différentes configurations géométriques sur l’écoulement instationnaire.

De plus la prise en compte de l’impact de ces phénomènes à l’échelle d’une inondation est difficile à quantifier notamment avec l’utilisation des modèles grandes-échelles utilisant les équations de Saint-Venant moyennées sur la hauteur. La connaissance détaillée des phénomènes physiques, via des études expérimentales et CFD, sont cruciales afin d’améliorer la prise en compte de ces phénomènes dans ces modèles grandes échelles traités en 2D.

Descriptif du stage

Le stage aura pour objectif, dans un premier temps, d’étudier de nouvelles configurations géométriques sur le dispositif expérimental. Et dans un second temps de mettre en place une étude numérique de configurations géométriques simples sur le code de calcul TELEMAC-2D.
Plus précisément, d’un point de vue expérimental, il s’agira de :

• Prendre en main le dispositif expérimental mis en place, ainsi que les outils de post-traitement (Matlab, Python et Labview).
• Réaliser, pour de nouvelles configurations géométriques, la campagne expérimentale (mise en place du banc de test, calibration des capteurs, acquisition), ainsi que le post-traitement des données.

Durant le stage, l’étudiant sera amené à se familiariser avec différentes techniques de mesure (acoustiques et optiques).

D’un point de vue numérique, il s’agira de :

• Prendre en main le code de calcul TELEMAC-2D.
• Mettre en place un modèle numérique sur TELEMAC-2D du dispositif expérimental en présence de géométries simples.
• Comparer les données issues du modèle TELEMAC-2D avec les données expérimentales issues d’une précédente campagne de mesure ainsi que des résultats CFD déjà traités.
• Identification de paramètres adimensionnels susceptibles de contribuer à des préconisations pour la prise en compte de ces phénomènes dans les études inondation.

Compétences souhaitées

Hydraulique à surface libre
Programmation Python, Fortran 90, Matlab

Conditions du stage

Lieu : Laboratoire d'Hydraulique Saint-Venant (LHSV), EDF R&D, 6 Quai Watier, 78400 Chatou (Yvelines)
Début : au plus tôt 01/01/2024 et au plus tard 01/03/2024
Durée : 6 mois
Profil souhaité : Etudiant en année de césure, en 3ème année d’école d’ingénieur ou équivalent