Conditions limites

Les conditions de limite des liquides sont surdéterminées lorsque trop de paramètres sont prescrits, qui sont au moins numériquement concurrents. Par exemple, si le rejet et la profondeur de l’eau sont prescrits, mais ne peuvent être obtenus avec les coefficients de rugosité définis, Telemac tentera de respecter la profondeur de l’eau. Cependant, cette profondeur d’eau ne correspond souvent pas au débit prescrit et Telemac essaie de compenser la différence en variant les longueurs (montants) des vecteurs de vitesse. À leur tour, les vecteurs de vitesse sont limités par les coefficients de rugosité. Ainsi, Telemac tente de varier les profondeurs d’eau et les vecteurs de vitesse pour atteindre un stage (H)-discharge (Q) relation prescrit à la limite, ce qui pourrait être impossible avec la rugosité définie. Une solution consisterait à ajuster les coefficients de rugosité (friction) de manière à ce que les conditions limites et les coefficients de rugosité définis soient exactement en équilibre. Toutefois, les conditions limites doivent être étalonnées spécifiquement pour les types de terrain multiples (c.-à-d. roughness zones) au moyen de l’étalonnage du modèle en utilisant des valeurs mesurées et non imposées par des problèmes aux limites du modèle pour atteindre le bilan massique. Et ensuite ?

Pour régler le problème des conditions de limites excessives et du déséquilibre de masse, les sections suivantes donnent d’abord des conseils sur la façon de placer correctement les limites de liquide géométriquement, puis rappellent la configuration d’un fichier de limites, les types de limites (c.-à-d., valeurs) et la façon dont elles peuvent affecter le bilan de masse.

Dessiner les limites des liquides¶

Lors de l’établissement des limites de liquide, par exemple dans BlueKenue, quelques caractéristiques géométriques aideront à améliorer la stabilité et le bilan massique de la simulation ultérieure:

• Les limites des liquides devraient avoir au moins 5-10 nœuds.

• Toutes les limites d’entrée de liquide devraient avoir un nombre presque égal de nœuds que la somme des limites d’entrée de liquide.

• Les limites d’entrée de liquide (en amont) ne devraient être définies qu’au niveau du lit inférieur de la rivière, jamais sur les rives ou les plaines inondables (voir Fig. 1).

• Tirer les limites suffisamment loin de la région d’intérêt: les profondeurs d’eau imposées ou irréalistes (ou les élévations de surface de l’eau) liées aux débits affecteront fortement la région d’intérêt. En règle générale, dans une simulation 2d, les limites en amont et en aval devraient être distantes d’au moins 800 à 1000 m de la région d’intérêt.

La structure des limites. Cli¶

Les 2d stables, les 2d instables et les didacticiels présentent les différents types de limites à l’aide de rejets prescrits (Q) et/ou de profondeur d’eau (H), qui sont implémentés dans un fichier de limites .cli composé de 13 espaces (tab) - colon séparés :

L’espace (onglet) - colon séparé correspond à 13 variables limites, qui sont énumérées à Table 1 pour un Telemac2d/3d hydrodynamique (voir boundaries.cli) et un fichier de conditions limites Gaia.

Les trois premières colonnes d’un fichier .cli déterminent si une limite est solide ou liquide, et si liquide, le type de limite liquide. Ces trois colonnes (LIHBOR, LIUBOR et LIVBOR) peuvent prendre les valeurs suivantes:

• 0 pour imposer une limite de vitesse zéro

• 2 pour indiquer une limite solide (mur) avec friction

• 4 pour définir un type de limite liquide libre

• 5 pour définir un type de limite de liquide prescrit (c.-à-d. déterminé)

• 6 pour prescrire une vitesse (uniquement pour LIUBOR/LIVBOR)

De plus, ces valeurs peuvent être attribuées à la colonne 8 (LITBOR/LIEBOR) du fichier .cli. Notez que dans une simulation hydrodynamique, la combinaison des colonnes 2 et 3 (LIUBOR et LIVBOR) est effectivement une limite de décharge. Toutes les autres colonnes sont Prescriptions et ID de nœud. Les Prescriptions peuvent être utilisées pour imposer, par exemple, une valeur de vitesse d’écoulement (non recommandée). Les ID Node ont été écrits par BlueKenue (ou quel que soit le générateur de mailles utilisé) et ne devraient pas être modifiés. Ainsi, en ce qui concerne le bilan massique de l’eau, les trois premières colonnes sont importantes et elles peuvent se voir attribuer les combinaisons de valeurs (communes) énumérées dans Tab. 2 ci-dessous. Pour le bilan massique des traceurs, la colonne 8 peut être définie de manière analogue. De plus, un fichier .cli pour le transport des sédiments peut être défini de la même façon avec les trois premières colonnes, comme décrit dans le fichier Gaia tutorial.

Modifier la frontière. Cli pour changer les conditions¶

Pour voir ou modifier le type de conditions limites, ouvrez le fichier .cli avec un éditeur de texte (en savoir plus sur text editors). En règle générale, la plupart des lignes contiennent la combinaison de valeurs 2 2 2 dans les colonnes 1-3, c’est-à-dire qu’elles sont des limites solides. Les lignes limites liquides commencent par 4 ou 5 comme indiqué dans Tab. 2. Chaque ligne du fichier .cli représente un noeud du maillage, et les lignes voisines représentent des nœuds maillage voisins. Par exemple, le nœud décrit à la ligne 435 d’un fichier .cli est géospatialement situé directement entre les nœuds limites décrits aux lignes 434 et 436 du fichier .cli. Puisque les définitions du fichier .cli sont purement géométriques ou géométriques, des attributs hydrauliques supplémentaires doivent être prescrits ou liés dans le fichier de direction (.cas). Ainsi, le fichier de direction Telemac contrôle la quantité d’eau qui traverse les limites du liquide et/ou l’élévation de la profondeur/surface de l’eau avec les mots clés suivants:

/ Keywords in a .cas steering file
PRESCRIBED ELEVATIONS : 518.20 ; 0
PRESCRIBED FLOWRATES  : 0 ; 118.0
/ PRESCRIBED VELOCITIES : 1.0 ; 1.0 / not use simultaneously with PRESCRIBED FLOWRATES
/ PRESCRIBED DEPTH : 1.0 ; 1.0 / not use simultaneously with PRESCRIBED ELEVATIONS

D’autres utilisations de ces mots clés peuvent être trouvées dans les tutoriels unsteady 2d et Gaia, ou dans la section 4.2 du Manuel Telemac2d. Notez que chaque ligne PRESCRIBED ... sépare les valeurs pour chaque limite liquide avec un signe ;. Notamment, les première et deuxième valeurs s’appliquent aux première et deuxième limites définies dans le fichier .cli, en comptant du haut du fichier .cli (voir paragraphe suivant). Si l’une de ces valeurs est 0 (p. ex., la deuxième ELEVATION et la première limite FLOWRATE), Telemac la traitera comme une limite liquide libre (4).

L’ordre des limites se trouve dans le fichier .cli: la première séquence de nœuds où les lignes commencent par 4 ou 5 (ou 6) est la première limite liquide. Parce que le générateur de mailles a placé les noeuds voisins dans les lignes voisines, les lignes limites sont définies dans les lignes voisines, aussi. La case ci-dessous présente un exemple de limite en aval définie entre les nœuds 7-12 (ID globaux 144-9818). Plus loin dans le fichier .cli, une autre limite liquide (par exemple, 4 5 5) pourrait être trouvée pour définir les entrées en amont. Dans ce cas, la limite en aval est la limite 1 et la limite en amont est la limite 2, et les deux sont en conséquence prescrites dans le fichier de direction (.cas).

Limites et convergence¶

La prescription de 5 4 4 (H seulement), 4 5 5 (Q seulement), ou 5 5 5 (Q et H) conditions limites dans le above example peut entraîner des instabilités numériques d’une simulation à sec, ou des entrées et sorties déséquilibrées.

Pour vérifier la conservation de la masse, reportez-vous à la section suivante sur quantitative convergence analyse des flux traversant (ou traversant) les limites du liquide.

Pour résoudre les problèmes de convergence de masse, regardez notre workflow for mass conservation.