TELEMAC

El módulo de hidrodinámica 2D TELEMAC-2D resuelve las denominadas ecuaciones de aguas poco profundas , también conocidas como ecuaciones de Saint-Venant. TELEMAC-2D resuelve las ecuaciones de Saint-Venant mediante el método de elementos finitos o de volúmenes finitos y una malla de cálculo de elementos triangulares. Puede realizar simulaciones en condiciones transitorias y permanentes. TELEMAC-2D puede tener en cuenta los siguientes fenómenos:

• Propagación de ondas largas, teniendo en cuenta los efectos no lineales.
• Fricción de la cama
• Influencia de la fuerza de Coriolis
• Influencia de los factores meteorológicos: presión atmosférica y viento
• Turbulencia
• Flujos de torrentes y ríos
• Influencia de los gradientes horizontales de temperatura o salinidad en la densidad
• Coordenadas cartesianas o esféricas para dominios grandes.
• Áreas áridas en el dominio computacional: llanuras intermareales y llanuras aluviales
• Arrastre y difusión de corriente de un trazador, con términos de fuente y sumidero.
• Monitoreo de boyas y derivas lagrangianas
• Tratamiento de puntos singulares: umbrales, diques, tuberías.

TELEMAC-2D se utiliza en numerosos campos de aplicación. En el ámbito marítimo, cabe destacar su aplicación en el diseño de estructuras portuarias, estudios sobre el efecto de la construcción de rompeolas sumergibles o trabajos de dragado, el impacto de vertidos desde un emisario submarino y el estudio de columnas térmicas. En el ámbito fluvial, se estudia el impacto de diversos tipos de construcciones (puentes, umbrales, espigones), roturas de presas, estudios de inundaciones y el transporte de trazadores disipativos o no disipativos. TELEMAC-2D también puede utilizarse en diversas aplicaciones especiales, como fallos en embalses industriales, avalanchas que caen en embalses, etc.

El módulo de hidrodinámica 3D, TELEMAC-3D, utiliza la misma malla horizontal no estructurada que TELEMAC-2D, pero resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes , tanto en modo hidrostático como no hidrostático, lo que permite ondas más cortas que las de aguas poco profundas (donde se requiere que las longitudes de onda sean al menos veinte veces la profundidad del agua). La formulación de ondas para la actualización de la superficie libre se utiliza para mayor eficiencia. La malla 3D se desarrolla como una serie de superficies malladas entre el lecho y la superficie libre. La flexibilidad en la ubicación de estos planos permite el uso de una cuadrícula sigma (cada plano a una proporción dada del espaciado entre el lecho y la superficie) o varias otras estrategias para la ubicación de superficies intermedias. Un ejemplo útil es incluir algunos planos que se encuentran a una distancia fija por debajo de la superficie del agua o por encima del lecho. En presencia de una termoclina o haloclina cercana a la superficie , esto es ventajoso, ya que se puede evitar la mezcla de agua entre los planos cercanos a la superficie, donde se encuentran los mayores gradientes de densidad. Cuando se produce el secado, la profundidad del agua desciende exactamente a cero y los planos colapsan hasta alcanzar un espaciado interlaminar nulo.

Fuentes: ^{[ 2 ] [ 3 ]}

MASCARET incluye motores de modelado de flujo de superficie libre unidimensionales. Basados ​​en las ecuaciones de Saint-Venant, diferentes módulos pueden modelar diversos fenómenos en grandes áreas y para geometrías variadas: redes malladas o ramificadas, flujos subcríticos o supercríticos, flujos estacionarios o no estacionarios. MASCARET puede representar:

• Propagación de inundaciones y modelización de llanuras aluviales
• Ola de sumersión resultante de la rotura de la presa.
• Regulación de ríos gestionados
• Fluye en torrentes,
• Humedecimiento de los canales
• Transporte de sedimentos
• Calidad del agua (temperatura, trazadores pasivos...)

ARTEMIS es un software científico dedicado a la simulación de la propagación de olas hacia la costa o hacia los puertos, en un dominio geográfico de unos pocos kilómetros cuadrados. El dominio puede ser mayor para la simulación de olas largas o resonancia. ARTEMIS tiene en cuenta la dependencia de la frecuencia y la dispersión direccional de la energía de las olas. El cálculo recupera las principales características de las olas en el dominio computacional: altura significativa de las olas , incidencia de las olas, velocidades orbitales, tasa de ruptura, etc.

ARTEMIS resuelve la ecuación de Berkhoff o ecuación de pendiente suave mediante una formulación de elementos finitos. La ecuación de pendiente suave se ha extendido para integrar procesos de disipación. Con un conjunto consistente de condiciones de contorno, ARTEMIS puede modelar los siguientes procesos:

• Refracción inferior
• Difracción por obstáculos
• Ruptura de olas inducida por la profundidad
• Fricción inferior
• Reflejos totales o parciales contra muros, rompeolas, diques, ...
• Condiciones de radiación o de flujo libre

ARTEMIS ha sido validado en un conjunto de pruebas de referencia y se ha utilizado con éxito en numerosos estudios. El software ha demostrado su capacidad para proporcionar resultados fiables de agitación de olas en zonas costeras, en las proximidades de obras y estructuras marítimas, o en la zona de rompientes . ARTEMIS es una herramienta operativa para determinar las condiciones del proyecto.

• diseño de estructuras,
• gestión costera ,
• condiciones de oleaje para corrientes impulsadas por oleaje y asociadas
• transporte de arena, ...
• tasa de rotura en los alrededores de un puerto para dos direcciones de ola diferentes...
• Se puede llevar a cabo fácilmente con la ayuda de preprocesadores y postprocesadores adaptados para la generación de mallas y la visualización de resultados.

TOMAWAC se utiliza para modelar la propagación de olas en zonas costeras. Mediante un método de elementos finitos, resuelve una ecuación simplificada para la densidad espectro-angular de la acción de las olas. Esto se realiza en condiciones de estado estacionario (es decir, con una profundidad de agua fija durante toda la simulación).

TOMAWAC es particularmente sencillo de usar. Puede tener en cuenta cualquiera de los siguientes fenómenos físicos:

• olas generadas por el viento
• Refracción en la parte inferior
• Refracción por corrientes
• Disipación a través de la ruptura de olas batimétricas
• Disipación mediante ruptura de ondas contracorriente

En cada punto de la malla computacional, TOMAWAC calcula la siguiente información:

• Altura significativa de las olas
• Frecuencia media de onda
• Dirección media de la onda
• Frecuencia de onda máxima
• Corrientes inducidas por olas
• tensiones de radiación

Validado con diversos casos de prueba y ya utilizado en numerosos estudios, TOMAWAC es ideal para proyectos de ingeniería: diseño de estructuras marítimas, transporte de sedimentos por olas, estudios de corrientes, etc.

Al igual que los demás módulos del sistema abierto TELEMAC-MASCARET, TOMAWAC se beneficia de las potentes funciones de generación de malla y visualización de resultados del sistema. Además, es fácil conectar TOMAWAC con los módulos de hidrodinámica o transporte de sólidos, y utilizar la misma malla de cálculo para diversos módulos (TELEMAC-2D, SISYPHE, TELEMAC-3D, etc.).

Al igual que todos los módulos del sistema abierto TELEMAC-MASCARET, TOMAWAC se desarrolló siguiendo los procedimientos de garantía de calidad de la División de Estudios e Investigación de Electricité de France. El software incluye un conjunto completo de documentos: descripción teórica, manual de usuario y primeros pasos, archivo de validación, etc.

SISYPHE es el módulo de vanguardia para el transporte de sedimentos y la evolución del lecho fluvial del sistema de modelado TELEMAC-MASCARET. SISYPHE permite modelar procesos morfodinámicos complejos en diversos entornos, como zonas costeras, ríos, lagos y estuarios, considerando diferentes caudales, tamaños de sedimento y modos de transporte.

En SISYPHE, los procesos de transporte de sedimentos se agrupan en carga de fondo, carga en suspensión o carga total, con una amplia biblioteca de relaciones de transporte de carga de fondo. SISYPHE es aplicable a sedimentos no cohesivos que pueden ser uniformes (de un solo tamaño) o no uniformes (de varios tamaños), sedimentos cohesivos (modelos de consolidación multicapa), así como mezclas de arena y lodo. En SISYPHE se incorporan varios procesos basados ​​en la física, como la influencia de las corrientes secundarias para capturar con precisión el campo de flujo complejo inducido por la curvatura del canal, el efecto de la pendiente del lecho asociado con la influencia de la gravedad, predictores de rugosidad del lecho y áreas de lecho no erosionable, entre otros.

Para corrientes únicamente, SISYPHE puede acoplarse estrechamente al módulo de aguas poco profundas promediado en profundidad TELEMAC-2D o al módulo tridimensional de Navier-Stokes promediado en Reynolds TELEMAC-3D. Para tener en cuenta el efecto de las olas o la combinación de olas y corrientes, SISYPHE puede acoplarse internamente al módulo de olas TOMAWAC.

SISYPHE se puede ampliar y personalizar fácilmente según las necesidades específicas modificando archivos Fortran intuitivos y fáciles de leer. Para ayudar a la comunidad de usuarios y desarrolladores, SISYPHE incluye numerosos ejemplos, pruebas de verificación y validación para diversas aplicaciones.

En todos sus módulos se utilizan técnicas numéricas de tipo volumen finito para garantizar que tanto el agua como el trazador se conserven adecuadamente en presencia de procesos de secado y posterior humectación.