présentée pour obtenir les titres de

Sahbi Zaouali

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

• mémoire

THESE présentée pour obtenir les titres de DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale : Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace Spécialité : Sciences de la Terre et des Planètes Solides DOCTEUR DE L'ECOLE NATIONALE D'INGENIEURS DE TUNIS École doctorale : Sciences et Techniques de l'Ingénieur Spécialité : Génie Hydraulique Par M. ZAOUALI Sahbi STRUCTURE ET MODELISATION D'ECOULEMENTS A SURFACE LIBRE DANS DES CANAUX DE RUGOSITE INHOMOGENE Soutenue le 14 Mars 2008 devant le jury composé de : M.M T. LILI Professeur à la F.S.Tunis Rapporteur A. LINE Professeur à l'I.N.S.A. Toulouse Rapporteur V. MILISIC Professeur à l'U. Bordeaux 1 Rapporteur S. BEN NASRALLAH Professeur à l'E.N.I.Monastir Membre L. MASBERNAT Professeur Emérite à l'I.N.P.Toulouse M. MOUSSA Professeur à l'E.N.I.Tunis Directeurs de thèse A. SOUALMIA Maître assistant à l'I.N.A.Tunis Coresponsable N° d'ordre :………………

• thèse en cotutelle


• tunis rapporteur


• direction du professeur lucien


• ecole doctoral


• science de l'univers, de l'environnement et de l'espace


• travail de thèse

Sujets

• Mémoire
• Moussa
• Institut national polytechnique de Toulouse
• Mahmoud

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 mars 2008
• Nombre de lectures: 207
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

THESE

présentée pour obtenir les titres de


DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE

École doctorale : Sciences de l’Univers, de l’Environnement et de l’Espace

Spécialité : Sciences de la Terre et des Planètes Solides


DOCTEUR DE L’ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE TUNIS

École doctorale : Sciences et Techniques de l’Ingénieur

Spécialité : Génie Hydraulique


Par

M. ZAOUALI Sahbi


STRUCTURE ET MODELISATION D’ECOULEMENTS A SURFACE
LIBRE DANS DES CANAUX DE RUGOSITE INHOMOGENE


Soutenue le 14 Mars 2008 devant le jury composé de :

M.M T. LILI Professeur à la F.S.Tunis Rapporteur
A. LINE Professeur à l’I.N.S.A. Toulouse
V. MILISIC Professeur à l’U. Bordeaux 1 Rapporteur
S. BEN NASRALLAH Professeur à l’E.N.I.Monastir Membre
L. MASBERNAT Professeur Emérite à l’I.N.P.Toulouse
Directeurs de thèse
M. MOUSSA Professeur à l’E.N.I.Tunis
A. SOUALMIA Maître assistant à l’I.N.A.Tunis Coresponsable

N° d’ordre :………………















































































A ma chère grand-mère

A mes parents

A toute ma famille

A mes ami(e)s

A tous ceux qui me sont chers…


































































Remerciements 

Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés dans le cadre d’une thèse en cotutelle au
Laboratoire de Modélisation en Hydraulique et Environnement de l’Ecole Nationale d’Ingénieurs
de Tunis, sous la direction de Monsieur Mahmoud Moussa et la codirection de Madame Amel
Soualmia, et à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse de l’Institut National
Polytechnique de Toulouse, sous la direction du Professeur Lucien Masbernat. Je leur suis tout
particulièrement reconnaissant de la confiance qu’ils ont su me témoigner en m’intégrant dans
leurs équipes de recherche et de l’opportunité qu’ils m’ont offerte de me former à la recherche.

Je souhaite exprimer toute ma reconnaissance et mon estime aux membres du jury :

Messieurs Alain LINE, Taieb LILI et Vladan MILISIC,
Je leur adresse mes profonds remerciements pour avoir accepté de rapporter et d’évaluer ce
travail de thèse. Je suis honoré de leur présence. Qu’ils soient assurés de ma sincère gratitude.

Monsieur Sassi BEN NASRALLAH,
Je le remercie chaleureusement d’avoir accepté d’être membre de mon jury de thèse.

Monsieur Lucien MASBERNAT,
Qui a dirigé avec beaucoup d’intérêt et de sérieux ce travail. Je le remercie chaleureusement
pour sa bienveillance à mon égard et son soutien au cours de ces années de thèse. Je souhaite
tout particulièrement lui exprimer toute ma reconnaissance pour m’avoir fait bénéficier de son
expérience, de ces nombreux conseils avisés et de sa grande disponibilité, m’aidant ainsi à
faire les premiers pas dans le monde de la recherche.

Monsieur Mahmoud MOUSSA,
Pour son rôle important, d’abord dans ma formation au sein de l’ENIT, puis en m’accordant
son soutient, sa confiance et ses conseils pendant le déroulement de ce travail : qu’il trouve ici
l’expression de ma plus vive reconnaissance.

Madame Amel SOUALMIA,
Que je remercie particulièrement pour sa disponibilité, ses encouragements, sa gentillesse et
pour tout ce que j’ai appris grâce à elle. Merci pour les critiques et les discussions qui m’ont
permis de mener à bien ce travail.

Cette thèse n’a pu être menée grâce au soutien financier du service de coopération et d’actions
culturelles de l’Institut Français de Coopération (IFC-Tunisie). Je souhaite adresser mes sincères
remerciements à tous les membres de ce service et particulièrement à Madame Evelyne Fleury-
Chabbi pour sa disponibilité et son aide précieuse.

Je tiens tout particulièrement à remercier,

Monsieur Olivier Eiff, Responsable du groupe Ondes, Turbulence et Environnement de
l’IMFT, pour m’avoir accueilli au sein du groupe.



L’ensemble du personnel administratif et technique de l’IMFT, en particulier Senny Sylvie,
Emmanuel Cid et Serge Font, pour leur assistance et leur disponibilité.

Madame Zoubeida Bargaoui, Directrice du LMHE de l’ENIT, ainsi que l’ensemble du
personnel administratif et technique du laboratoire, en particulier Souad Hamdi et Fatma
Labidi, pour leur bienveillance à ce que ce travail se déroule dans les meilleures conditions.

Mon collègue Chouaib Labiod. Je garderai les meilleurs souvenirs de l’esprit de collaboration
fructueuse et de l’atmosphère amicale qui nous a unis.

Merci à Hamdi, Adil, Richard, Zouhir, Eric, Nour, Latifa, Ghazi, pour les moments que nous
avons partagés à Toulouse. Un merci spécial à Naceur, Adnène, Lotfi, Lamia, Hanène, Hajer,
Hela et Rakia qui m’ont aidé à surmonter des moments difficiles pendant mes séjours en France.

Merci à mon cher père, ma chère mère et à toute ma famille qui m’ont soutenu en toutes
circonstances et sans qui, ce travail n’aurait pu arriver à terme. Merci pour la confiance qu’ils ont
placé en moi.

































Résumé  

Cette thèse développe une analyse expérimentale et numérique de la structure d’un écoulement
turbulent pleinement développé, dans un canal rectangulaire à ciel ouvert dont le fond présente un
fort contraste transversal de rugosité. La rugosité est créée par des barrettes parallélépipédiques
collées, à espaces réguliers, sur la zone centrale du canal, les parties latérales étant lisses. Les
mesures par Anémométrie Laser Doppler à deux composantes ont conduit à une description
détaillée des champs du tenseur de Reynolds et de vitesses moyennes, et notamment des
écoulements secondaires. Après avoir déterminer l’évolution transversale de la fonction de
rugosité, de la position de l’origine de la loi logarithmique et du frottement pariétal, on a analysé
et interprété les lois de similitude des composantes du tenseur de Reynolds dans la zone de paroi
et sous la surface libre.
La simulation numérique exige la mise en œuvre de modèles du tenseur de Reynolds capables de
restituer l’anisotropie de la turbulence et son amplification près de la paroi et de la surface libre.
Après une étude comparative de plusieurs modèles, nous avons adapté une version algébrique du
modèle de Gibson & Rodi (1989). L’analyse des prédictions du modèle dans des configurations
de référence, tel que l’expérience de Hinze (1973) et nos mesures, montre qu’il simule
correctement l’évolution transversale et verticale des profils des contraintes turbulentes ainsi que
la structure des écoulements secondaires. Ce modèle est exploité pour proposer de nouvelles
fermetures sur le frottement à la paroi et les termes dispersifs, liés au transport advectif, des
modèles intégrés de Saint Venant.
Mots-clés
Ecoulements à surface libre - Turbulence - Anisotropie - Ecoulements secondaires - Paroi
rugueuse - Lois de parois - Modélisation- Fermetures au second ordre - Dispersion

Abstract  

This study presents experimental and numerical results of the fully developed flow in a straight,
rectangular open channel with a sharp transverse variation of the bo