Nos tutelles

CNRS Université de Strasbourg

Nos partenaires

Ecole et Observatoire des Sciences de la Terre Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg

Rechercher




Accueil > Équipes > Transferts Réactifs dans les Hydrosystèmes Anthropisés - TReHa > Résultats scientifiques de l’équipe TreHa

Développement et test de méthodes numériques pour le transport réactif

publié le , mis à jour le

Verrous
La modélisation numérique du transport réactif est un domaine où les difficultés numériques sont exacerbées, entrainant des problèmes de convergence des méthodes itératives (figure 1) ou une forte sensibilité au pas de temps ou/et au maillage (figure 2).

Figure 1 : Carte de convergence de la méthode de Newton-Raphson pour le cas test de l’acide gallique [1]. Les zones en jaune correspondent aux valeurs initiales pour lesquelles la méthode ne converge pas.

Démarche
Nous avons développé le code SPECY basé sur des méthodes numériques générales. Ceci a permis de concentrer le travail sur les problématiques numériques. Le benchmark « Reactive Transport » du GNR MoMaS [2, 3, 4] a permis de tester les outils développés.

Acquis
Le code SPECY est actuellement un code permettant de modéliser simultanément des phénomènes chimiques extrêmement variés, alliant cinétique chimique et équilibre instantané. Les tests montrent qu’il s’agit d’un code plutôt performant (figure 3).

Figure 2 : Résultats du code SPECY. Profil de concentration de l’espèce C1 du benchmark MoMaS [2, 3, 4] au temps 10, pour différents maillage (de 205 à 4100 mailles, CFL = 10-3)
Figure 3 : Comparaison des temps de calculs pour différents codes en fonction du nombre de mailles, résultats obtenus sur le test du benchmark MoMaS [4]

Perspectives
Développer un code de transport réactif tridimensionnel en associant TRACE et SPECY.
Projet VITIFlux : comportement de certains pesticides dans un bassin de rétention.
Nouveaux phénomènes : modéliser la diffusion spécifique à chaque espèce chimique.

Personnes et partenaires impliqués, financement associé
J. Carrayrou (MdC UdS), P. Ackerer (DR1 CNRS)
Projet CYTRIX : Resp. S. Lawniczak, partenaires IMFT Toulouse, INSU programme EC2CO
Projet VITIFLUX : Resp. G. Imfeld. Groupement MoMaS : Resp A. Ern (ENPC), partenaires ANDRA BRGM CEA CNRS EDF IRSN. ACI Hydrogrid : Coordinateur M. Kern, INRIA Rocquencourt, partenaires INRIA, IRISA, Université de Rennes

Références bibliographiques
[1] Carrayrou J., R. Mosé, Ph. Behra (2002). A new efficient algorithm for solving thermodynamic chemistry. AIChE. J. 48, 894-904
[2] Carrayrou J., M. Kern, P. Knabner (2010). Reactive transport benchmark of MoMaS. Computational Geosciences. 14, 385-392.
[3] Carrayrou J. (2010). Looking for some reference solutions for the reactive transport benchmark of MoMaS with SPECY. Computational Geosciences. 14, 393-403.
[4] Carrayrou J., Hoffman J., Knabner P., Krautle S., Dedieuleveult C., Erhel J. , Van der Lee J., Lagneau V., Kern M., Amir L, Mayer K.U., McQuarrie K.T.B (2010). Comparison of numerical methods for simulating strongly nonlinear and heterogeneous reactive transport problems—the MoMaS benchmark case. Computational Geosciences. 14, 483-502.