Présentation

publié le 13 juillet 2011 (modifié le 24 juillet 2011)

Il résulte d’une étroite collaboration entre plusieurs équipes de recherche …

Son histoire

Le logiciel REFLUX a une longue histoire. Il résulte d’une étroite collaboration entre plusieurs équipes de recherche. C’est en effet il y a plus de 20 ans que Jean-François COCHET débuta une thèse sur la modélisation d’écoulements stationnaires et non stationnaires par éléments finis à l’Université de Technologie de Compiègne (UTC).

Cette Thèse eut pour principal impact de démontrer la très bonne adaptabilité de la méthode des éléments finis à l’étude des écoulements marins et fluviaux. Ce travail exploratoire fut suivi par l’étude de diverses méthodes de résolution. Puis grâce aux relations très étroites qui existent toujours entre les équipes de recherche de l’Université de Technologie de Compiègne (Division Modélisation Numérique en Mécanique) et de l’Université Laval de Québec (Départment Génie Civil), le travail se poursuivit à Quebec par le développement de nouveaux éléments.

Il en résulta un prototype, qui fut appliqué avec succès dans un certain nombre d’études de cas au Québec et qui démontra de façon éclatante que la modélisation numérique pouvait, dans certains cas, remplacer la modélisation analogique. C’est encore aux échanges entre les deux équipes que l’on doit la capitalisation des expériences passées et un transfert d’expertise vers la France.

Le CETMEF et l’UTC décidèrent de réécrire complètement ce logiciel dans une architecture beaucoup plus ouverte et de le doter de pré et post traitements graphiques conviviaux. Le Groupe d’Hydraulique Numérique (GHN) fut créé en novembre 1991 pour en assurer la maintenance, poursuivre les développements et l’appliquer sur des cas concrets. En 2002, le Laboratoire d’Hydraulique Numérique (LHN) est officiellement créé entre le CETMEF et l’UTC avec les mêmes objectifs de développements et d’utilisations de REFLUX.

REFLUX est actuellement utilisé par plusieurs services techniques du Ministère (CETMEF, CETE, LRPC) sur des cas réels, par des bureaux d’études (SIEE, ERAMM prochainement) et par plusieurs universités. Les développements actuels de REFLUX portent essentiellement sur une amélioration de son interface et de son ergonomie. D’autres codes de calculs de courantologie beaucoup plus élaborés sont actuellement en plein essor au sein du LHN (REFLUX3D et REFLUX2DV)

Présentation du logiciel

Le logiciel REFLUX est un code de calcul hydrodynamique bidimensionnel aux éléments finis, qui résout les équations dites de "Saint-Venant", complétées par des modèles de fermeture et quelques options permettant de prendre en compte certaines spécificités (digue submersible, banc couvrants-découvrants, seuil,…). Il est tout particulièrement adapté aux problèmes de navigation, à la protection contre les inondations, à l’évaluation des conséquences de l’implantation d’ouvrages, en sites maritimes, fluviaux et estuariens.

En rivière, il complète les modèles monodimensionnels dans des secteurs où les écoulements sont complexes tels que les confluents, les défluents ou encore en présence d’îles ou d’ouvrages divers. REFLUX permets aussi de simuler des crues en lit majeur ou l’influence de rupture de digue sur l’inondation d’une vallée.

En mer, il constitue le modèle "minimal" pour évaluer la propagation de la marée près des côtes ou la génération des courants de houle. Il permet aussi de repérer les endroits d’un port où les courants peuvent être gênants pour ce qui est navigation ou manutention ou qui peuvent engendrer des érosions sédimentaires.

Dans les estuaires, son emploi reste limité aux estuaires dits "bien mélangés" en raison du mélange des eaux douces et des eaux salées, qui peuvent engendrer des circulations dans la verticale, qui ne peuvent être traitées par ce modèle.

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Développements futurs

REFLUX utilise les équations de St-Venant comme lois de calcul ce qui signifie qu’on obtient uniquement les composantes horizontales moyennées de la vitesse. La nouvelle génération de code de calcul développés par le CETMEF (REFLUX3D et REFLUX2DV) actuellement permettent de travailler également sur la dimension de la vitesse suivant la verticale. Le CETMEF travaille actuellement sur une homogénéisation de la chaîne de logiciels et ainsi éviter de laborieuses manipulations de fichiers entre tous les logiciels.

Enfin, il est important de pouvoir traiter des études avec des maillages de plus en plus fins (plus d’un million d’éléments) et pouvoir traiter soit des domaines plus grands soit pouvoir traiter plus finement certaines régions. Pour cela, nous disposons bien sur de l’amélioration régulière et de plus en plus rapide de la vitesse processeur mais nous travaillons actuellement sur la parallélisation du code de calcul lui même sur des machines multi-processeurs ou également sur ce qu’on appelle des "grappes" de PC. Nous sommes également en train de valider un nouvel algorithme de stockage de "grosses" matrices qu’on appelle stockage MORSE et qui remplacera le stockage actuel qui est de type "Lignes de ciel". Déjà implanté dans REFONDE, le stockage MORSE permet de traiter des études avec un gain de temps qui peut être jusqu’à 10 fois plus rapide.