Au cours de la seconde année à l'ISITV, nous avons réalisé deux projets:
un projet d'hydrodynamique: l'étude expérimentale de
l'écoulement sous un pont.
un
projet de météorologie avec le logiciel RAMS: l'étude des brises thermiques.
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Projet d'hydrodynamique: optimisation d'un pont pour les débits de crues |
Objectif du projet:
Etude expérimentale de l'écoulement sous un pont, avec recherche de solutions optimales pour les débits de crues à l'aide d'un modèle réduit.
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Cliquez sur la photo pour accéder au rapport...
Le logiciel RAMS (Regional Atmospheric Modeling System) a vu le jour dans les murs de l’Université de l’Etat du Colorado à la fin des années 70. RAMS est issu de la fusion de trois modèles de simulations qui sont : le modèle des brises de mer (1977), la version CSU (Cloud/mesoscale mode, 1982) et, plus récemment, une version ‘‘hydrostatique’’ de la modélisation de nuages (1990). RAMS a été essentiellement crée pour simuler des phénomènes atmosphériques au niveau de la méso-échelle qui se situe entre 2 Km et 2000 Km d’altitude. Ce logiciel est aujourd’hui régulièrement utilisé et mondialement répandu dans plus de trente pays.
Le phénomène de brises thermiques:
Lorsqu’on visite une région côtière, on s’aperçoit souvent que le temps y est très différent de celui que l’on peut observer à l’intérieur des terres. Cela est dû au fait que les côtes connaissent des variations par rapport au système météorologique général d’une région donnée.
Si l’on imagine une journée qui commence par un ciel clair et une absence totale de vent. La surface de la mer met plus de temps à se réchauffer que celle de la terre, d’une part parce qu’il faut d’avantage d’énergie pour réchauffer l’eau et d’autre part du fait que la chaleur solaire pénètre l’eau de plusieurs mètres en raison du mouvement constant des vagues et des courants. Par conséquent, l’air situé au-dessus de la mer est plus frais que celui qui se trouve au dessus de la terre ferme.
Le
contraste de température qui en résulte crée une circulation d’air dans
la zone en question. L’air chaud et léger se trouvant au
dessus de la surface terrestre s’élève et se déplace vers la mer. Tandis
que l’air plus froid et plus lourd situé au dessus de
la mer se dirige au contraire vers le continent. Aux endroits où l’air s’élève,
il peut apparaître une ceinture de nuages tandis que sur la mer le ciel sera
clair.
La nuit, la circulation des vents est inversée. Comme la chaleur solaire s’est dispersée dans une bande d’eau de quelque mètres de profondeur, la mer se refroidit plus lentement que la terre, et une brise d’air frais souffle alors depuis le continent jusqu’à la mer qui la réchauffe progressivement. On obtient cette fois-ci une brise de terre.
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BRISE DE MER |
BRISE DE TERRE |
Le but de ce projet consiste à modéliser le phénomène de brises thermiques. Pour cela, nous avons utilisé le logiciel de simulation météorologique RAMS (Regional Atmospheric Modelling System). Afin que notre modélisation ne soit pas parasitée par d’autres phénomènes, nous avons étudié les brises thermiques sur une île située au cœur d’une étendue d’eau isolée de toutes influences extérieures au domaine étudié. Evidemment, cette simulation ne sera pas fidèle au phénomène réel. Néanmoins, elle constituera une bonne approche pratique.
Exemple de résultat:
Les résultats suivants sont ceux obtenus pour une simulation dans les conditions « hivernales » (température de l’eau 12°C), sans les forces de Coriolis.
Nous avons tracé les résultats à l'aide de Matlab à un altitude de 120 m.
A 9H du matin, on observe une brise marine :
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On remarque bien une convergence des vents vers le centre de l’île. On observe également une symétrie par rapport au centre de l’île comme nous l’avions prévu, du fait de sa topographie particulière.
Je n'ai mis ici à votre disposition qu'une infime partie de notre rapport de projet.
Je reste donc à votre entière disposition si vous souhaitez davantage d'informations sur ce projet où sur le fonctionnement des logiciels RAMS et MATLAB.