Modèle réduit (HU)

Traduction anglaise : Scale model

Dernière mise à jour : 28/04/2022

Modèle physique, construit à une échelle inférieure à 1 (généralement entre 1/10 et 1/100), dans le but d'étudier certains aspects du comportement d'un système complexe ; les modèles réduits sont couramment utilisés en hydraulique pour représenter les écoulements d'eau et le transport solide (voir figure 1).

Conditions à respecter

La principale difficulté consiste à vérifier des conditions de similitude. Plus précisément, pour que le modèle physique réduit soit semblable en tout point au système représenté, trois conditions de similitude doivent être respectées (Martaud et Heywood, 1999) :

• similitude géométrique qui nécessite le respect des échelles de longueur ;
• similitude cinématique qui nécessite un rapport constant entre les vitesses observées en deux points homologues du système et du modèle ;
• similitude dynamique qui impose que le rapport entre l'ensemble des forces qui agissent sur une particule du fluide soient les mêmes dans le modèle que dans la réalité.

Figure 1 : Modélisation physique du delta du Rhône dans le lac Léman ; source : Artelia.

Intérêt des modèles réduits

Avec le développement de moyens de calcul de plus en plus puissants et de grandes plate formes partagées de simulation (voir par exemple TELEMAC-MASCARET (HU)), on pourrait penser que la simulation numérique va rendre inutile le recours aux modèles réduits. En pratique, si les études purement hydrauliques peuvent souvent se satisfaire de modélisations numériques, il n'en est pas de même lorsqu'il existe des interactions fortes entre les écoulements d'eau et le transport solide, particulièrement lorsque l'on s'intéresse aux effets à long terme d'un aménagement sur un milieu naturel. Dans ce domaine, les modèles numériques "ne sont pas assez précis pour être utilisés pour les prévisions au delà de quelques années et souffrent de limitations dans la représentation des phénomènes physiques" (Caude, 2004).

Les modèles réduits semblent donc encore avoir de beaux jours devant eux, d'autant qu'ils présentent une dimension pédagogique extrêmement intéressante à une époque ou les processus de prise de décision intègrent de plus en plus de concertation publique.

Pour en savoir plus :

• Martaud, M., Heywood, S. (1999) : Les modèles physiques en hydraulique urbaine ; La Houille blanche ; n°1, 1999 ; pp 67-74 ; disponible sur www.shf-lhb.org:
• Caude, G. (2004) : La modélisation physique au XXIème siècle ; La Houille Blanche, 90:3, pp. 17-24 ; disponible sur : https://doi.org/10.1051/lhb:200403001