Accélérer les simulations HEC RAS 2D
Nous en parlions ici, la nouvelle version d'HEC RAS apporte la possibilité d'un pas de temps de calcul adaptatif calculé automatiquement sur base de critères fixés par le modélisateur.
Cette nouvelle fonction apporte un avantage majeur : le modèle calcule automatiquement le pas de temps optimal tout en respectant le critère de Courant, là où le modélisateur devait viser ce pas de temps optimal par itérations, avec le risque de ne pas respecter ce critère de Courant dans certaines zones du modèle où les vitesses d'écoulementsont importantes.
A quoi sert ce critère de Courant?
Le nombre (adimensionnel) de Courant C s'exprime de la façon suivante :
Il relie v la vitesse, Δt le pas de temps, Δx le pas d'espace (la taille des mailles, l'espacement entre profils de calcul, etc...)
Très schématiquement, dans le calcul bidimensionnel, où l'eau se propage de maille en maille en assurant la continuité, le critère permet de s'assurer que, dans un intervalle de calcul (pas de temps dt), l'écoulement n'est pas assez rapide (vitesse), pour jouer à saute mouton et passer de la maille 0 à la maille 2 directement, ce qui numériquement pose quelques problèmes (continuité, résultats érronnés, etc...).
Quel est l'impact sur les temps de calcuL et comment optimiser tout ça ?
On l'a vu plus haut, C relie Δx (la taille des mailles de calcul), Δt le pas de temps de calcul et v la vitesse de l'écoulement, de la manière suivante : plus la vitesse augmente et plus la taille des mailles est petite, plus le pas de temps devra diminuer pour respecter le critère de Courant fixé.
Il suffit par conséquent qu'une maille de petite dimension soit soumise à des fortes vitesses pour impacter la simulation et augmenter les temps de calcul significativement.
L'optimisation des maillages de calcul permet alors de diminuer significativement les temps de calcul.
Cette optimisation passe par la suppression des mailles de calcul de petites dimensions créées par erreur i.e. qui n'améliorent pas la précision du modèle (lignes de forçage ou structures mal dessinées).
Elle passe également par la suppression des zones très localisées de fortes vitesses, qui ne sont pas représentatives de l'écoulement en général et peuvent être représentées schématiquement par d'autres approches tout aussi justes et moins gourmandes en temps de calcul. Il peut s'agir par exemple des surverses de remblais ou de digues, ou de chutes brusque dans le maillage 2D.
Pour détecter facilement ces mailles problématiques, il suffit de surveiller les messages "Runtime" qui s'affichent pendant la simulation (ils sont également disponibles une fois la simulation terminée, via l'option d'affichage des Runtime Messages, dans la configuration d'un plan).
Ici, on voit que la maille 2346 pose problème continuellement.
Sur un modèle test d'environ 40 000 mailles, l'optimisation du maillage a permis de diminuer d'un facteur supérieur à 2 les temps de calcul, les gains peuvent être rapidement significatifs si l'on a de nombreux scénarios à faire tourner.
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