Letteratura scientifica selezionata sul tema "Bilans d'énergies des perturbations"

Au Maroc, l’érosion est l'un des phénomènes qui entrave le développement économique et social en général, et agricole en particulier, des zones de montagnes. L'analyse des problèmes de l'érosion hydrique à l'échelle nationale, montre que 12,5 millions d'hectares de terres de culture et de parcours, sont réellement menacées par l'érosion. Sa localisation entre la Méditerranée au Nord, l’océan Atlantique à l’Ouest, le Sahara au Sud et au Sud-Est et sa nature orographique particulière, lui confère une diversité climatique et écologique remarquable. Situé dans le Haut-Atlas Central Marocain, le bassin versant de l’Oued El Abid, évolue dans un contexte climatique méditerranéen semi- aride, avec une pluviométrie très variable dans le temps et dans l’espace. Les versants exposés aux perturbations océaniques d’ouest sont bien arrosés, tandis que ceux faisant face à l’Est sont plus secs. Les écoulements sont montagnards, avec un caractère torrentiel. L’occupation des sols est représentée essentiellement par la céréaliculture, avec très peu d’arboriculture qui est pratiquée par les populations locales sur les terrasses fluviales de fonds de ce bassin. Les sols sont de plus en plus dégradés, et la mise en place des accumulations sédimentaires issues de l’érosion, conduisent à l’envasement du barrage de Bin El Ouidane. Cet envasement est le résultat de l’érosion des sols, le sapement et l’incision des berges de l’oued El Abid. Durant les périodes de crues, ce barrage s’envase par les courants de densité. La méthodologie adoptée dans cet article concentre sur la réalisation de deux modèles numériques de terrain pour deux compagnes (2016 et 2017), avec une résolution liée à la qualité des mesures, dont la marge d’erreur ne dépasse pas quelques centimètres. Cet article vise à comparer les résultats du processus de l’érosion hydrique de deux modèles réalisés (2016 et 2017), suivre leur évolution, et établir les bilans de la dynamique dans la section étudiée. Cette approche utilisée a permis, la caractérisation de l’état des surfaces, la variation temporelle des facteurs influençant l’érosion fluviale dans l’aval de l’Oued El Abid et de comprendre enfin, les processus de l’érosion hydrique et son influence directe sur la retenue de Bin El Ouidane en aval. Les résultats obtenus permettent l’identification des secteurs à l’échelle du bassin où les interventions sont nécessaires pour limiter les processus de dégradation des sols. In Morocco, erosion is one of the phenomena that influence economic and social development generally, and agricultural development particularly in mountainous areas. Analyzing the problems of water erosion at national scale, shows that 12.5 million hectares of land uses and pastures, are really threatened by erosion. Its location between the Mediterranean region in the North, the Atlantic Ocean in the West, the Sahara in the South and South-East and its orographic nature, makes it remarkable ecological diversity and climatic characteristics. El Abid basin is mountainous area, situated in the Moroccan High Atlas, and is extending over semi-arid Mediterranean climate, with rainfall that varies greatly in time and space. The slopes exposed to ocean disturbances from the west are well wetting, while those facing to the east are drier. The flow is mountainous, with a torrential character. Land use is mainly represented by cereal cultivation, with very arboriculture which is practiced by local populations on the river terraces in the middle of El Abid basin. The soils are degraded and contributed to sedimentary accumulations resulting from erosion which led to the siltation of Bin El Ouidane dam. This siltation is the result of soil erosion, and the incision of the banks of El Abid river. During flush flood events, this dam is silted up by suspended sediment transport. The adopted methodology focuses on the realization a Digital Elevation Model (DEM)”, for two companions (2016 and 2017), with high spatial resolution, that is to say with resolutions of a few centimeters to a few meters and with restitution qualities in Z (elevation). The main objective of this article is to analyze the river dynamic results of these the two DEM at 2016 and 2017, comparing the dynamic, following their evolution, and establishing erosion balances at the studied section, when a centimeter precision is required. This used approach allowed to characterize the surface state and the temporal variation of the factors influencing fluvial erosion in El Abid basin. finally understanding, the processes of fluvial dynamics and its impact on Bin El Ouidane dam. The obtained results allow the identification of space at the basin scale where the interventions are necessary to limit the processes of soil degradation.

Au Maroc, l’érosion est l'un des phénomènes qui entrave le développement économique et social en général, et agricole en particulier, des zones de montagnes. L'analyse des problèmes de l'érosion hydrique à l'échelle nationale, montre que 12,5 millions d'hectares de terres de culture et de parcours, sont réellement menacées par l'érosion. Sa localisation entre la Méditerranée au Nord, l’océan Atlantique à l’Ouest, le Sahara au Sud et au Sud-Est et sa nature orographique particulière, lui confère une diversité climatique et écologique remarquable. Situé dans le Haut-Atlas Central Marocain, le bassin versant de l’Oued El Abid, évolue dans un contexte climatique méditerranéen semi- aride, avec une pluviométrie très variable dans le temps et dans l’espace. Les versants exposés aux perturbations océaniques d’ouest sont bien arrosés, tandis que ceux faisant face à l’est sont plus secs. Les écoulements sont montagnards, avec un caractère torrentiel. L’occupation des sols est représentée essentiellement par la céréaliculture, avec très peu d’arboriculture qui est pratiquée par les populations locales sur les terrasses fluviales de fonds de ce bassin. Les sols sont de plus en plus dégradés, et la mise en place des accumulations sédimentaires issues de l’érosion, conduisent à l’envasement du barrage de Bin El Ouidane. Cet envasement est le résultat de l’érosion des sols, le sapement et l’incision des berges de l’oued El Abid. Durant les périodes de crues, ce barrage s’envase par les courants de densité. La méthodologie adoptée se concentre sur la réalisation de deux modèles numériques de terrain pour deux compagnes (2016 et 2017), avec une résolution liée à la qualité des mesures, dont la marge d’erreur ne dépasse pas quelques centimètres. Cet article vise à comparer les résultats du processus de l’érosion hydrique de deux modèles réalisés (2016 et 2017), suivre leur évolution, et établir les bilans de la dynamique dans la section étudiée. Cette approche utilisée a permis, la caractérisation de l’état des surfaces, la variation temporelle des facteurs influençant l’érosion fluviale dans l’aval de l’Oued El Abid et de comprendre enfin, les processus de l’érosion hydrique et son influence directe sur la retenue de Bin El Ouidane en aval.

La conception des futurs statoréacteurs bénéficierait d'une meilleure compréhension des instabilités de combustion apparaissant dans les écoulements rapides présentant des recirculations : une problématique étudiée à l'ONERA avec le banc MICAEDI au LAboratoire des Ecoulements Réactifs et de leurs Techniques d'Etude (LAERTE) de l'ONERA. Dans ce dispositif, une flamme de prémélange méthane-air s’établit au voisinage d’une marche descendante, dans un environnement présentant des similitudes avec les foyers de statoréacteurs. Pour certains points de fonctionnement, d’importantes oscillations de pression accompagnées de remontées de flammes (flashbacks) périodiques y apparaissent sous l'effet de l'excitation de modes acoustiques longitudinaux. Dans le cadre cette thèse, le code de calcul CEDRE est utilisé afin de restituer ces instabilités, les analyser et en améliorer la compréhension. Pour cela, une méthodologie de post-traitement basée sur les bilans d’énergie des perturbations (BEP) a été appliquée tout d'abord dans le cas d'une flamme de prémélange unidimensionnelle forcée acoustiquement. Grâce à ce formalisme, la dynamique de cette flamme peut alors être décrite au travers d'une loi d'échelle au moyen de deux nombres adimensionnels : (i) un nombre de Strouhal associé aux mouvements de la flamme qui compare son amplitude de battement à l’épaisseur de flamme laminaire et (ii) l’amplitude de la perturbation en vitesse adimensionnée par la vitesse de propagation de flamme laminaire. Sont ensuite réalisées des simulations numériques aux grandes échelles de flammes s'établissant au voisinage d'une marche descendante. En deux dimensions (2D), une telle approche permet de restituer, à moindre coût de calcul, une dynamique de combustion similaire à celle observée sur le banc MICAEDI. Une étude de sensibilité conduite sur les principaux paramètres opératoires met en évidence les processus associés au développement d'instabilités de combustion et à l'apparition de flashbacks. Il apparaît que la rétroactions entre des modes acoustiques longitudinaux et les oscillations du front de flamme sont favorisées si la symétrie des plissements de la flamme est rompue par l’action de la bulle de recirculation s'établissant au pied de la marche descendante. Ce mécanisme est favorisé si le mode acoustique présente un nœud de vitesse au niveau de la marche descendante et si sa fréquence est basse et/ou proche de la fréquence caractéristique de l'instabilité de Kelvin-Helmholtz. Des oscillations peuvent également apparaître à de plus basses fréquences lors du battement du point de raccordement de la flamme à la paroi supérieure. Ces oscillations peuvent provoquer des flashbacks suivant deux mécanismes : (i) synchronisation entre les oscillations des modes acoustiques et les détachements périodiques de la bulle de recirculation s'élevant au-dessus de la marche, bloquant la flamme et la faisant temporairement remonter en amont, avant d'être convectée plus en aval et (ii) action de la flamme qui, lors de sa propagation dans la couche limite à de basses fréquences, y cause son décollement et favorise ainsi l'apparition de nouveaux flashbacks à de plus hautes fréquences. Si les détachements de la bulle provoquent des flashbacks pour des niveaux importants d'oscillations de vitesse (la direction de l'écoulement est proche de s'inverser, voire s'inverse périodiquement), les remontées de flamme par la couche limite sont susceptibles d'apparaître pour des niveaux d'oscillation plus modérés. Pour les simulations en trois dimensions (3D), l'utilisation d'une géométrie représentative du foyer MICAEDI permet une restitution fine des instabilités observées. En effet, le cycle limite obtenu numériquement présente de nombreuses similitudes avec les données expérimentales. Les principaux mécanismes analysés sur les simulations 2D sont également retrouvés sur ce cas 3D assurant une modélisation plus fidèle de la turbulence et de l'acoustique, validant ainsi l'ensemble
The design of future ramjets would benefit from a better understanding of the combustion instabilities that occur in flows featuring recirculation zones : a problem studied at ONERA by the means of the MICAEDI combustor from the LAERTE test facility. In this experimental setup, a methane-air premixed flame stabilizes at the vicinity of a backward-facing step, in an environment comparable to ramjet combustors. At certain operating points, significant pressure oscillations accompanied by periodic flame flashbacks appear due to the triggering of longitudinal acoustic modes. In this thesis work, the CEDRE CFD solver is used in order to restitute those instabilities, to study them and to improve their understanding. A post-processing methodology based on disturbance energy budgets (DEB) is elaborated. Its first application to the case of a one-dimensional acousticallyforced premixed flame puts into evidence two dimensionless numbers that can be used to describe its dynamicsby means of scaling laws : (i) a Strouhal number associated with the the flames motions that compares its flapping magnitude to the laminar flame thickness, and (ii) the magnitude of the velocity perturbation normalized using the laminar flame propagation speed. Large-eddy simulations of flames stablized in the vicinity of a backward-facing step are then carried out. In two dimensions (2D), this approach makes it possible to reproduce combustion dynamics similar to that observed in the MICAEDI experiment at a moderate computational cost. A sensitivity study is conducted on the operating parameters to clarify the phenomenology associated with the development of combustion instabilities and the occurence of flame flashbacks. It appears that the feedback loop between longitudinal acoustic modes and flame front oscillations is favoured if the symmetry of the flame wrinkles is broken by the action of the recirculation bubble establishing itself at the foot of the step. This mechanism is favoured if the acoustic mode displays a velocity node at the vicinity of the step and if its frequency is low and/or close to the characteristic frequency of the Kelvin-Helmholtz instability. Oscillations may also occur at lower frequencies as a result of flapping of the point where the flame re-attaches to the combustor upper wall.These oscillations can cause flashbacks by the mean of two mechanisms : (i) synchronization between the oscillations of the acoustic modes and the periodic detachments of the recirculation bubble which then rises above the step before being convected downstream, a process during which the flame is transported upstream and (ii)action of the flame which, during its propagation in the boundary layer at low frequencies, causes its detachment and thus favours the birth of new flashbacks at higher frequencies. While bubble detachment causes flashbacks at high levels of velocity oscillation (the direction of the flow is close to reversing, or even reverses periodically), boundary layer flashbacks are likely to occur at more moderate levels. In three dimensions (3D), the use of a geometry representative of the MICAEDI combustor allows a detailed reproduction of the observed instabilities. Indeed, the limit cycle obtained numerically shows many similarities with the experimental data. The main mechanisms analysed on the 2D simulations are also observed on this 3D case, ensuring a more accurate modelling of the turbulence and acoustics, thus validating the whole approach followed in this manuscript

La formation des Cyclones du Cap Vert met en jeu divers processus : les thalwegs, dorsales de l'onde d'Est africaine et l'anticyclone saharien en moyenne troposphère, les thalwegs des moyennes latitudes en moyenne et haute troposphère, le flux de mousson et les alizés au large de la côte Ouest africaine en basse troposphère, les systèmes convectifs. Ces processus sont étudiés à l'aide d'une climatologie sur cinq ans d'analyses du Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme et d'images Meteosat. Deux cas particuliers sont ensuite modélisés avec Méso-NH : celui de la perturbation qui a donné naissance à l'ouragan Helene (2006) et celui de la « Perturbation D », un cas de non-cyclogénèse observé pendant la campagne AMMA / SOP-3 à Dakar en septembre 2006. Les évolutions des perturbations simulées sont quantifiées à l'aide de bilans d'énergie et de tourbillon. Le résultat principal de cette thèse est que l'ajustement géostrophique du champ de vent à une perturbation de pression d'origine convective dans la région des Îles du Cap Vert ne se produit que lorsqu'il y a un apport d'énergie cinétique tourbillonnaire par une conversion barotrope, ainsi qu'une advection horizontale de tourbillon cyclonique. Ceci confirme l'hypothèse bien connue selon laquelle la cyclogénèse tropicale est le résultat d'une interaction entre systèmes convectifs et un environnement favorable.

"La formation des Cyclones du Cap Vert met en jeu divers processus : les thalwegs, dorsales de l'onde d'Est africaine et l'anticyclone saharien en moyenne troposphère, les thalwegs des moyennes latitudes en moyenne et haute troposphère, le flux de mousson et les alizés au large de la côte Ouest africaine en basse troposphère, les systèmes convectifs. Ces processus sont étudiés à l'aide d'une climatologie sur cinq ans d'analyses du Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme et d'images Meteosat. Deux cas particuliers sont ensuite modélisés avec Méso-NH : celui de la perturbation qui a donné naissance à l'ouragan Helene (2006) et celui de la " Perturbation D ", un cas de non-cyclogénèse observé pendant la campagne AMMA / SOP-3 à Dakar en septembre 2006. Les évolutions des perturbations simulées sont quantifiées à l'aide de bilans d'énergie et de tourbillon. Le résultat principal de cette thèse est que l'ajustement géostrophique du champ de vent à une perturbation de pression d'origine convective dans la région des Îles du Cap Vert ne se produit que lorsqu'il y a un apport d'énergie cinétique tourbillonnaire par une conversion barotrope, ainsi qu'une advection horizontale de tourbillon cyclonique. Ceci confirme l'hypothèse bien connue selon laquelle la cyclogénèse tropicale est le résultat d'une interaction entre systèmes convectifs et un environnement favorable. "
The formation of Cape Verde Cyclones is the result of an interaction between several processes: mid-level African easterly wave's troughs and ridges, low-level monsoon flow and trade winds off the West African coast, convective developements, mid-level Saharan anticyclone, low level Saharan heat low, mid-and upper level troughs of mid-latitude origin. These processes are investigated in a climatologic study of five season of European Center for Medium-range Weather Forcast analyses and Meteosat images. This is complemented with two case studies modelled with Méso-NH: the perturbation which spawn Hurricane Helene (2006) and the so-called "Perturbation D", a non-developing case observed during AMMA / SOP-3 in Dakar in September 2006. The simulated evolutions are quantified with energy and vorticity budgets. The main result of this thesis is that geostrophic adjustment of wind field to a pressure perturbation of convective origin in the Cape Verde Islands area occurs only if there is a production of eddy kinetic energy through barotropic conversion and a horizontal advection of cyclonic vorticity. This confirms the well-known hypothesis that tropical cyclogenesis is the result of an interaction between convective systems and a favourable environement