Modélisation de l'écoulement et du transport de masse en milieu poreux avec les éléments finis mixtes et discontinus
Modélisation de l'écoulement et du transport de masse en milieu poreux avec les éléments finis mixtes et discontinus

Author: Anis Younes

Publisher:

Published: 1998

Total Pages: 181

ISBN-13:

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LA PREMIERE PARTIE DE CE TRAVAIL CONCERNE LA RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES QUI REGISSENT LE TRANSFERT DE MASSE EN MILIEU POREUX. POUR LA RESOLUTION DE L'EQUATION DE L'ECOULEMENT EN MILIEU HETEROGENE, UNE NOUVELLE FORMULATION POUR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS MIXTES AVEC MOINS D'INCONNUES ET SANS AUCUNE APPROXIMATION EST ETABLIE POUR UNE TRIANGULATION QUELCONQUE. DANS LE BUT DE LIMITER LA DISPERSION NUMERIQUE, LA METHODE DES ELEMENTS FINIS DISCONTINUS EST DEVELOPPEE POUR RESOUDRE LA PARTIE CONVECTION DE L'EQUATION DE TRANSPORT. LA SECONDE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A L'ETUDE DES PROBLEMES D'ECOULEMENT ET DE TRANSPORT AVEC PRISE EN COMPTE DU CONTRASTE DE MASSE VOLUMIQUE ET/OU DE VISCOSITE. DANS CE BUT, UN MODELE NUMERIQUE FONDE SUR LES METHODES DES ELEMENTS FINIS MIXTES ET DISCONTINUS A ETE DEVELOPPE. UNE PREMIERE VERIFICATION DU MODELE EST REALISEE EN SIMULANT LE PROBLEME D'HENRY POUR LEQUEL UNE SOLUTION SEMI-ANALYTIQUE EXISTE. D'AUTRES SIMULATIONS DE CAS THEORIQUES LARGEMENT EXPLOITES DANS LA LITTERATURE (ELDER, DOME DE SEL) SONT EFFECTUEES ET PERMETTENT UNE BONNE ANALYSE DES PERFORMANCES DES SCHEMAS NUMERIQUES UTILISES. LA DERNIERE PARTIE DE CE TRAVAIL EST CONSACREE A LA SIMULATION D'EXPERIENCES DE TRANSFERT DE SOLUTES AVEC CONTRASTE DE MASSE VOLUMIQUE ET/OU DE VISCOSITE A L'ECHELLE DU LABORATOIRE EN DEUX ET TROIS DIMENSIONS.

Transfert de masse en milieux poreux fortement hétérogènes
Transfert de masse en milieux poreux fortement hétérogènes

Author: Pascal Siegel

Publisher:

Published: 1995

Total Pages: 185

ISBN-13:

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LE BUT DE CETTE THESE EST LA MISE AU POINT D'OUTILS ROBUSTES DE SIMULATION DU TRANSFERT DE POLLUANT EN MILIEUX POREUX COMPLEXES. CETTE SIMULATION NECESSITE AU PREALABLE UNE BONNE APPROXIMATION DU CHAMP DE VITESSE. LES MODELES D'ECOULEMENT DEVELOPPES UTILISENT LA METHODE DES ELEMENTS FINIS MIXTES HYBRIDES, DONT LA PARTICULARITE EST D'APPROCHER SIMULTANEMENT LA CHARGE PIEZOMETRIQUE ET LA VITESSE. LES DIFFERENTS TESTS REALISES EN MILIEUX HETEROGENES MONTRENT LA NETTE SUPERIORITE DE CETTE APPROXIMATION. UNE METHODE BASEE SUR LA COMBINAISON D'ELEMENTS FINIS DISCONTINUS (UTILISEE POUR LA DISCRETISATION DU TERME CONVECTIF) ET D'ELEMENTS FINIS MIXTES HYBRIDES (UTILISEE POUR L'APPROXIMATION DU TERME DISPERSIF), A ETE DEVELOPPEE POUR RESOUDRE L'EQUATION DE TRANSPORT. CETTE METHODE EST STABLE QUELLE QUE SOIT LA VALEUR DU NOMBRE DE PECLET. LES MODELES D'ECOULEMENT ET DE TRANSPORT SONT VALIDES A L'AIDE D'EXPERIENCES DE TRANSPORT DE CHLORURE DE SODIUM EN MILIEU HETEROGENE ET EN MILIEU HOMOGENE AVEC CONTRASTE DE MASSE VOLUMIQUE. AFIN DE POUVOIR UTILISER CES OUTILS SUR DES CAS REELS DE POLLUTION, LE MODELE D'ECOULEMENT A ETE COUPLE AVEC UN ALGORITHME D'ESTIMATION DE PARAMETRES. CET ALGORITHME EST BASE SUR UNE PARAMETRISATION MULTI-ECHELLE APPLIQUEE AUX TRANSMISSIVITES ET AUX CONDITIONS AUX LIMITES. CETTE PARAMETRISATION PERMET PAR RAFFINEMENT SUCCESSIF D'ADAPTER LA DISCRETISATION DU MILIEU AUX INFORMATIONS CONTENUES DANS LES MESURES (CHARGES PIEZOMETRIQUES, TRANSMISSIVITES)

Effet du contraste de la masse volumique sur le déplacement et l'infiltration de substances non réactives en milieu poreux saturé
Effet du contraste de la masse volumique sur le déplacement et l'infiltration de substances non réactives en milieu poreux saturé

Author: Najeh Ben Cheikh Mohamed

Publisher:

Published: 2006

Total Pages:

ISBN-13:

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L'UTILISATION DE METHODES NUMERIQUES CLASSIQUES POUR LA MODELISATION DU TRANSFERT DE POLLUANT DANS UN MILIEU POREUX HOMOGENE ET SATURE SE HEURTE A PLUSIEURS DIFFICULTES. AFIN DE CONTOURNER CES OBSTACLES, DEUX METHODES ONT ETE CHOISIES. LA PREMIERE EST CELLE DES ELEMENTS FINIS MIXTES HYBRIDES APPLIQUEE POUR LA RESOLUTION DE L'EQUATION DE L'ECOULEMENT ET DES TERMES DISPERSIF ET ACCUMULATIF DE L'EQUATION DE TRANSPORT. LA SECONDE EST LA METHODE DES ELEMENTS FINIS DISCONTINUS APPLIQUEE POUR LA RESOLUTION DU TERME CONVECTIF DE L'EQUATION DE TRANSPORT. CES METHODES SONT SOUMISES A DES COMPARAISONS, FAISANT L'OBJET D'UNE SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE, AVEC D'AUTRES METHODES DANS LE CAS OU LE CONTRASTE DE MASSE VOLUMIQUE N'EST PAS PRIS EN COMPTE. LE CODE DE CALCUL A ETE GENERALISE POUR LE CAS O U LA VARIATION DE LA MASSE VOLUMIQUE EN FONCTION DE LA CONCENTRATION N'EST PLUS NEGLIGEABLE. LE NOUVEAU CODE EST TESTE SUR DEUX EXEMPLES DEVENUS CLASSIQUES. LA ZONE DE MELANGE LORS D'UN DEPLACEMENT, DANS UN MILIEU POREUX SATURE ET INDEFORMABLE, DE DEUX FLUIDES MISCIBLES AVEC CONTRASTE DE MASSE VOLUMIQUE A ETE ETUDIEE A TRAVERS DEUX TYPES DE DEPLACEMENT. LE DEPLACEMENT HORIZONTAL CONSTITUE LE PREMIER CAS OU L'INCLINAISON DU FRONT DE POLLUANT A ETE PARTICULIEREMENT ETUDIE A TRAVERS L'INFLUENCE DES PARAMETRES INTERVENANT DANS CE PHENOMENE. LE SECOND TYPE DE DEPLACEMENT EST CELUI DE L'INFILTRATION PONCTUELLE D'UNE SOLUTION SALINE DANS UN MILIEU POREUX INITIALEMENT SATURE EN EAU DOUCE AU REPOS. UNE SOLUTION THEORIQUE SIMPLIFIEE EXPRIMANT L'AVANCEMENT DU FRONT DE POLLUANT SUIVANT UN AXE VERTICAL A ETE COMPAREE AUX RESULTATS DES SIMULATIONS NUMERIQUES.

Introduction to Modeling of Transport Phenomena in Porous Media
Introduction to Modeling of Transport Phenomena in Porous Media

Author: Jacob Bear

Publisher: Springer Science & Business Media

Published: 1990-03-31

Total Pages: 583

ISBN-13: 0792305574

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The main purpose of this book is to provide the theoretical background to engineers and scientists engaged in modeling transport phenomena in porous media, in connection with various engineering projects, and to serve as a text for senior and graduate courses on transport phenomena in porous media. Such courses are taught in various disciplines, e. g. , civil engineering, chemical engineering, reservoir engineering, agricultural engineering and soil science. In these disciplines, problems are encountered in which various extensive quantities, e. g. , mass and heat, are transported through a porous material domain. Often the porous material contains several fluid phases, and the various extensive quantities are transported simultaneously throughout the multiphase system. In all these disciplines, management decisions related to a system's development and its operation have to be made. To do so, the 'manager', or the planner, needs a tool that will enable him to forecast the response of the system to the implementation of proposed management schemes. This forecast takes the form of spatial and temporal distributions of variables that describe the future state of the considered system. Pressure, stress, strain, density, velocity, solute concentration, temperature, etc. , for each phase in the system, and sometime for a component of a phase, may serve as examples of state variables. The tool that enables the required predictions is the model. A model may be defined as a simplified version of the real (porous medium) system that approximately simulates the excitation-response relations of the latter.

FOURTH-ORDER VISCOSITY MODELS FOR ADVECTION DIFFUSION PROBLEMS ON UNSTRUCTURED MESHES
FOURTH-ORDER VISCOSITY MODELS FOR ADVECTION DIFFUSION PROBLEMS ON UNSTRUCTURED MESHES

Author: Katherine Mer

Publisher:

Published: 1996

Total Pages: 144

ISBN-13: 9782726110492

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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CETTE THESE EST PRINCIPALEMENT UNE CONTRIBUTION A L'ANALYSE D'APPROXIMATIONS STABILISEES POUR DES PROBLEMES DE CONVECTION-DIFFUSION LINEAIRES. UNE ETUDE NUMERIQUE D'UN PROBLEME D'INTERACTION FLUIDE-STRUCTURE EST EGALEMENT PRESENTEE. POUR UNE EQUATION DE CONVECTION-DIFFUSION STATIONNAIRE, ON ANALYSE LA PRECISION D'UN SCHEMA ELEMENTS FINIS COMPORTANT UN TERME DE STABILISATION SOUS FORME DE DISSIPATION DU QUATRIEME ORDRE. DANS UNE PREMIERE PARTIE, ON SE RESTREINT A UNE ANALYSE POUR DES MAILLAGES SIMPLICIAUX REGULIERS AU SENS DES ELEMENTS FINIS. POUR UN PROBLEME DANS IR#N AVEC N 3, ON OBTIENT DES ESTIMATIONS DE L'ERREUR D'APPROXIMATION DANS L#2 ET DANS H#1 POUR UNE DISSIPATION SOUS FORME VARIATIONNELLE. DANS LE CAS BIDIMENSIONNEL, ON ETUDIE PLUS PARTICULIEREMENT UN SCHEMA DE TYPE JAMESON, COMPOSE D'UNE PARTIE CENTREE DE TYPE MIXTE ELEMENTS FINIS/VOLUMES FINIS ET D'UNE DISSIPATION EN DIFFERENCES QUATRIEMES NON CONSISTANTE. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, ON CONSIDERE L'APPROXIMATION D'UN PROBLEME DE CONVECTION-DIFFUSION DONT LA SOLUTION PRESENTE DES COUCHES LIMITES. ON OBTIENT DES ESTIMATIONS D'ERREUR DANS LA NORME DE L'ENERGIE POUR UN SCHEMA ELEMENTS FINIS AVEC UNE DISSIPATION DU QUATRIEME ORDRE CONSISTANTE, POUR DES MAILLAGES TRIANGULAIRES LOCALEMENT ANISOTROPES DANS LES COUCHES LIMITES. LE SCHEMA ETUDIE EST COMPARE A DES SCHEMAS VOLUMES FINIS DU SECOND ORDRE. DANS UNE TROISIEME PARTIE, ON ANALYSE LA CONSISTANCE LOCALE DES SCHEMAS AYANT LA PROPRIETE DE PRESERVATION DE LA LINEARITE, SUR DES MAILLAGES NON STRUCTURES. UNE QUATRIEME PARTIE EST CONSACREE A L'ETUDE NUMERIQUE D'UN SCHEMA IMPLICITE LINEARISE DANS LE CADRE DE L'ANALYSE DU FLOTTEMENT D'UN PROFIL D'AILE DANS UN ECOULEMENT

Modélisation du transport réactif en milieux poreux saturé
Modélisation du transport réactif en milieux poreux saturé

Author: Tony Khalil

Publisher:

Published: 2011

Total Pages: 177

ISBN-13:

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Les sols et les sous-sols urbains peuvent être contaminés par des polluants divers. En effet, leur mobilité est régie par différents processus physico-chimiques de transport et de rétention/libération (la rétention tend à freiner la propagation des particules tandis que la libération accélère le transport des particules). Ainsi, il est nécessaire de comprendre les mécanismes du transport des polluants dans des sols et de prédire cette migration à long terme. Tout d’abord, nous détaillerons un modèle de transport et d’écoulement en milieu poreux saturé, qui est basé sur les EDPs. De plus, ces équations se réfèrent au transport de masse en milieu poreux saturé qui est régi en général par la classique équation de type convection-dispersion-diffusion. En bref, les équations de l'écoulement et du transport avec des effets de viscosité et la densité sont mises en œuvre dans les codes de différences et éléments finis en utilisant la Librairie d’éléments finis Diffpack. Ensuite, nous proposons de coupler le modèle de transport avec l’érosion interne. Pour atteindre ce but, nous avons proposé un modèle mathématique de l’érosion interne et nous l’avons validé par des tests expérimentaux. De même, nous avons montré que l’érosion influe directement sur le transport des particules. Ceci nous a amené à définir un couplage entre le transport, l’érosion et le transfert de polluants. En outre, le modèle développé est basé sur le transport réactif qui tente de simuler les processus d’écoulement-transport, les réactions physico-chimiques. Enfin, nous avons introduit le comportement des milieux déformables dans le modèle pour ainsi étudier le rôle de la déformation du sol dans le transport.

Éléments finis discontinus multi-domaines en temps pour la modélisation du transport en milieu poreux saturé
Éléments finis discontinus multi-domaines en temps pour la modélisation du transport en milieu poreux saturé

Author: Charbel-Pierre El Soueidy

Publisher:

Published: 2008

Total Pages: 150

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Ce travail s’intéresse à la modélisation du transport de polluants en milieu poreux. L’équation hyperbolique caractérisant le transport convectif est résolue à l’aide de la méthode des éléments finis discontinus de Galerkin. La discrétisation spatiale est étudiée dans un premier temps et deux espaces d’approximation sont comparés pour des maillages déstructurés en 2-D. La discrétisation temporelle est abordée dans un second temps et deux alternatives au schéma explicite classique sont présentées afin de s’affranchir de la condition CFL : le schéma semi-implicite et le schéma explicite multi-domaines où différents pas de temps peuvent être utilisés localement. La dernière partie de ce travail porte sur la simulation des problèmes de transfert avec prise en compte du contraste de densité. L’équation de transport est alors couplée à celle de l’hydrodynamique. La discrétisation temporelle multi-domaines est implémentée en 3-D et s’avère redoutablement efficace dans ce genre de situations.

Quelques méthodes numériques robustes pour l'écoulement et le transport en milieu poreux
Quelques méthodes numériques robustes pour l'écoulement et le transport en milieu poreux

Author: Amel Sboui

Publisher:

Published: 2019

Total Pages: 0

ISBN-13:

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L'objectif de cette thèse est de modéliser et de développer des outils numériques adaptés à l'étude de l'écoulement des eaux souterraines ainsi que la propagation des polluants en milieux poreux. La motivation de ce travail est un benchmark du GDR Momas et de l'Andra pour la simulation de la propagations 3-D des radionucléides autour d'un stockage profond de déchets nucléaires. Premièrement on a construit une nouvelle méthode d'éléments finis mixtes sur un maillage formé d'hexaèdres généraux. La convergence de la méthode est prouvée et confirmée par des tests numériques. Deuxièment, nous présentons une méthode de discrétisation en temps pour une équation d'advection telle que des pas de temps différents sont utilisés dans différents sous-domaines afin de prendre en compte les hétérogèneités. Enfin une méthode numérique pour le calcul de transport de contaminants est proposée. Les techniques précédentes sont implémentées en 3-D et des résultats numériques sont présentés sur le benchmark 3-D champ lointain du GDR Momas et de l'Andra.

Modélisation numérique de l'écoulement et du transport en milieux poreux
Modélisation numérique de l'écoulement et du transport en milieux poreux

Author: Selim Ahmed

Publisher:

Published: 2009

Total Pages: 142

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L’objectif principal de ce travail est de développer des outils numériques efficaces et fiables pour la modélisation de l’écoulement et du transport de masse en milieux poreux saturé. Dans une première partie, nous avons développé une technique pour améliorer la méthode EFMH sur les quadrangles. Cette technique a permis d’éliminer les oscillations rencontrées en utilisant la méthode EFMH standard pour des solutions à front raide et de gagner en précision et en temps de calcul. Dans la deuxième partie de la thèse un nouveau modèle numérique pour résoudre le systèmes d’équations couplées écoulement–transport a été développé. Ce modèle couple des discrétisations spatiale et temporelle efficaces en utilisant la méthode des lignes. Pour la discrétisation spatiale, nous avons combiné la méthode EFMHc pour l’écoulement, la méthode MPFA pour le terme dispersif et la méthode DG pour le terme convectif de l’équation de transport. Pour la discrétisation temporelle du système EDO résultant, deux solvers basés sur le schéma à ordre et pas de temps adaptatifs, BDF, sont employés. DLSODIS (resp, DASPK), utilise une méthode directe (resp, méthode itérative) pour résoudre les systèmes linéaires surgissant à chaque itération de Newton. Dans un premier temps, deux cas tests numériques standards aussi bien qu’une expérience à l’échelle du laboratoire sont simulés pour mettre en relief l’efficacité et la robustesse du modèle basé sur DLSODIS. Dans un second temps, le solver DASPK a été utilisé pour traiter les systèmes de grande échelle. Le nouveau modèle permet de contrôler l’erreur temporelle et de réduire plus que 30 fois le temps de calcul par rapport au modèle standard.