La durabilité des structures en béton est désormais intégrée dans la démarche de conception des ouvrages de Génie Civil. En effet, quel que soit le type de sollicitation (mécanique, thermique, hydrique) une fissuration est susceptible de se produire risquant d'impacter la durée de vie de l'ouvrage par la pénétration d'agents agressifs. L'aptitude au service peut elle-même être affectée pour les structures où une étanchéité est requise (enceinte de confinement de centrales nucléaires, réservoirs de gaz naturel liquéfié, barrages, stockages des déchets radioactifs ou de CO2, etc.). Dans ce contexte industriel, la prédiction du débit de fuite traversant des éléments composés de matériaux à base cimentaire est donc un enjeu scientifique et industriel majeur. Pour parvenir à cet objectif de simulation numérique, il est nécessaire de mettre en place un couplage hydro-mécanique. L'anisotropie de la fissuration induite par les sollicitations mécaniques complexes conduit à un tenseur de perméabilité macroscopique anisotrope. La détermination de ce tenseur est un enjeu important dans l'objectif de mener des calculs à l'échelle macroscopique avec des modèles phénoménologiques. De plus, les calculs de perméabilité sont un moyen de comparer les volumes fissurés obtenus par les différents modèles mécaniques. La modélisation de la fissuration pour les matériaux quasi-fragiles hétérogènes à l'échelle mésoscopique tels que le béton est complexe et suivant les approches utilisées, les résultats peuvent fortement varier. C'est pourquoi l'étude numérique proposée dans la thèse comporte une comparaison entre deux approches mécaniques : - une première basée sur une modélisation mécanique de type E-FEM (Embedded Finite Element Method) [Benkemoun et al., 2010] - - une seconde basée sur une modélisation mécanique d'endommagement [Mazars, 1984] régularisée en énergie de fissuration [Hillerborg et al., 1976]. Le travail numérique associé à cette thèse consiste donc à développer un modèle couplant de manière faible un modèle mécanique à un modèle de transfert en 3D à l'échelle mésoscopique. En se basant sur le concept de « double porosité », la perméabilité du milieu fissuré est vue comme la combinaison d'une perméabilité diffuse et isotrope (liée au réseau poreux initial du béton et à son degré de saturation) et d'une perméabilité « discrète » et orientée au sein des fissures (le calcul de cette dernière étant basé sur les ouvertures de fissures données par le modèle mécanique et sur les équations de la mécanique des Navier-Stokes en régime permanent). La comparaison des résultats obtenus sur différents résultats expérimentaux issus de la littérature (un tirant traversé par de l'eau [Desmettre et Charron, 2011] et un élément structurel traversé par de l'air sec [Nahas et al., 2014]) permet de comparer la pertinence des deux modèles mécaniques utilisés ainsi que l'approche utilisée pour estimer le débit traversant des éléments en béton fissurés. / The durability of concrete structures is nowadays fully integrated in the civil engineering constructions design process. Whatever the loading is (mechanical, thermic, hydric), cracks may appear and impact the structure lifespan by the infiltration of aggressive agents. The serviceability can be directly impacted for the structures playing an air/water tightness role (containment building nuclear power plants, liquefied natural gas storage tanks, dams, radioactive waste disposal, etc.). The prediction of the flow going through elements composed of a cementitious material is therefore a major scientific and industrial issue. To achieve this goal, a hydro-mechanical coupling must be implemented. The anisotropic cracking induced by complex mechanical loadings leads to an anisotropic macroscopic permeability tensor. This tensor computation is an important issue dealing with phenomenological models for macroscopic problems. The cracking modelling of quasi-brittle materials, heterogeneous at the mesoscopic scale like concrete, is complex and different mechanical approaches can lead to various results. Therefore, permeability calculations are an elegant way to examine cracking patterns obtained with several mechanical models. Consequently, this study compares two mechanical approaches: - the first one is based on an Embedded Finite Element Method (E-FEM) mechanical model [Benkemoun et al., 2010] - - the second one is based on a damage mechanical model [Mazars, 1984] regularised by the fracture energy of the material [Hillerborg et al., 1976]. This thesis presents a hydro-mechanical approach weakly coupling a mechanical model with a permeation model in 3D at the mesoscopic scale. This work is based on the “double porosity” concept splitting the permeability into two parts: the first one is isotropic and corresponds to flows within the porosity of the material- the second one, based upon a set of cracks with different orientations and openings, is anisotropic. For the latter, each crack is a path for mass flow according to the fluid laws considering two infinite planes. In order to check this approach relevance, numerical results are compared to experimental results extracted from the literature (an experiment where water goes through a specimen made of a steel reinforcing bar covered with concrete under load [Desmettre et Charron, 2011] and a device where dry air goes through a structural element made of reinforced concrete [Nahas et al., 2014]). The computation of the flow going to those cracked concrete elements helps to understand the presented approach efficiency and the differences between the two used mechanical models.

En viabilité hivernale, la prévision de l’état de surface des infrastructures s’avère indispensable, et permet une anticipation, une meilleure coordination et une efficacité d’intervention des services d’exploitation. La majorité des pays dispose de modèles de prévision de la température de surface d'infrastructures et des routes en particulier (TSR). La complexité de ces outils d’aide à la décision est croissante, pour servir au mieux les usagers et l’exploitant. Le microclimat urbain influence le bilan énergétique de surface selon différents processus : radiatifs, aérodynamiques et hydrologiques. Néanmoins, d’autres processus physiques anthropiques influencent cette TSR, tel que le trafic. Des travaux ont été menés par le passé concernant l’apport énergétique du trafic dans le bilan thermique de la ville. Celui-ci a fait l’objet d’études sur les périodes estivales et les îlots de chaleur urbains associés. Cependant, dans les cas de dégradations des conditions hivernales de circulation, ces apports énergétiques ont été intégrés de façon marginale dans la modélisation des paramètres de surface de la route. L’absence de cette contribution du trafic dans la modélisation du bilan énergétique de surface explique, dans une certaine limite, la prévision imparfaite de l’état de surface de la route. La bibliographie recense plusieurs études conduites afin d’identifier et de quantifier ces effets du trafic. Elles n'ont pas ou peu traité la perte ou le gain d'énergie causé par le passage des véhicules sur le bilan énergétique de surface, ou sur la modélisation de la TSR. Dans la présente étude, deux approches ont été proposées pour paramétrer le trafic dans le modèle numérique Town Energy Balance (TEB), l'une globale et la seconde détaillée. Leur analyse comparée indique que la seconde a significativement amélioré les résultats de la modélisation de la TSR. Les apports thermiques du trafic ont augmenté la TSR de 2 à 4°C pour la rapprocher des mesures expérimentales (écart de 0.5 à 1°C en moyenne). Elle est le résultat de l’effet cumulatif des différents processus physiques associés au trafic, et varie en fonction de ses paramètres (densité, vitesse de circulation, fluidité, etc.). Une étude de sensibilité a été menée afin d’apprécier les processus physiques responsables de l’amélioration de la TSR. Les résultats indiquent que l’effet turbulent, la densité de flux radiatif ainsi que la densité de flux due aux frottements des pneumatiques contribuent le plus à l'augmentation la TSR. Néanmoins la contribution énergétique de chacun de ces processus dépend à la fois des paramètres du trafic et des conditions météorologiques. Cette étude a présenté également une analyse préliminaire de l’influence de la lame d’eau présente en surface sur la TSR. Cette dernière décroit en fonction de l’épaisseur de la lame d’eau. Les facteurs anthropiques tels que le trafic et l’adjonction de fondants routiers sur la lame d’eau présente en surface sont décrits et discutés, et une paramétrisation proposée en perspectives / In winter maintenance, forecasting the infrastructure surface status is mandatory, to allow anticipation, better coordination and efficiency of services. The majority of countries have forecast models of the infrastructure surface temperature and especially roads one (RST). The complexity of these decision tools is growing, to best serve the users and managers. The urban microclimate influences the surface energy balance according to various processes: radiative, aerodynamic and hydrologic. However, other anthropogenic physical processes influence this RST, such as traffic. Studies have been carried out in the past about the traffic heat input in the town heat balance. These were conducted on the summer periods and associated urban heat islands. However, in case of traffic in adverse winter conditions, these energy contributions were marginally integrated into the modeling of the road surface parameters. The absence of this traffic's contribution in the surface energy balance modeling explains, to a given limit, the imperfect forecasting of road surface status. The literature identifies several studies conducted to identify and to quantify these effects of traffic. They have insufficiently or not treated the loss or gain on energy caused by circulating vehicles on the surface energy balance, or on modeling the RST. In this study, two approaches have been proposed to parameterize the traffic in the Town Energy Balance (TEB) numerical model, this first one being overall and the second one detailed. Their comparative analysis indicates that the second significantly improved the results of the RST modeling. The traffic heat inputs increased RST by 2 to 4°C, results being then closer to experimental measurements (average difference of 0.5 to 1°C). It is the result of the cumulative effect of the various traffic physical processes, and varies according to its parameters (density, vehicle velocity, fluidity, etc.). A sensitivity analysis was conducted to assess the physical processes responsible for the improvement of the RST. The results indicate that the turbulent effect, the radiative heat flux and flux density due to tires friction represent the greatest contribution to RST increase. Nevertheless the energy contribution of each of these processes depends both traffic parameters and weather conditions. This study also presented a preliminary analysis of the influence of a water layer over the surface on the RST. The latter decreases as a function of the thickness of the water layer. Anthropogenic factors such as traffic and the addition of de-icing products into the water layer present on the surface are described and discussed, and a parameterization proposed as a perspective

This diploma thesis deals the formation of water hammer in pipes and the suppress the nega-tive effects especially for the use of protective devices (surge tank, air chamber, air valve and other). The special attention is paid to the use of the air valve, for which it was developed mathematical model. The solution is based on the use of numerical methods Lax-Wendroff with boundary conditions for the air valve.The numerical results are confronted with the ex-periment in conclusion.

Diploma thesis deals with comparison of flow influenced by proposed measures with current status in Brantice-Kostelec section of the river Opava. The results of two-dimensional numerical model of steady uniform flow were used to assess the flow. The models were created using SMS – FESWMS for both of conditions. Thesis contains description of current status, design status, the theory of numerical modelling, comparison of the flow and evaluation of results.

In resonant earthed distribution systems, the capacitive current of the system is compensated by grounding via a arc suppression coil. The level of fault current is then very small and independent on the fault location which greatly complicates the rapid finding of the fault site. At this moment there is no method to be used to directly locate the site of a single-phase fault in the distribution network, new methods and solutions are being constantly sought to address the shortcomings of the existent localization methods. The diploma thesis deals with the design of a universal software tool that allows to apply a new method of locating an asymmetric fault in the distribution network. The tool is created in a MATLAB environment and utilizes the negative sequence voltage measured on the low-voltage sides of the distribution transformers and the negative sequence current measured behind the power transformer. By using the proposed tool, it is possible to read the parameters of any part of the distribution system that the user enters together with the measured values of the voltage and current into the initialization file. After the specified network parameters are loaded, a numerical model is created, which is then used for the method. In the work is described in detail the way of entering the parameters of the network into the initialization file, the method of automatic assembling of the numerical model based on the entered data and the possibility of customizing the calculation parameters. At the end of the thesis, the functionality of the proposed software tool is verified on data from simulation of the test network.

The thesis is concerned on numerical modeling of a scheduled spillway on water structure Letovice. The goal of the thesis is to verify hydraulic calculation using numerical modeling and to verify the capacity of the spillway. The spacial model was created in SketchUp program and the numerical modeling was implemented in Flow-3D program. The reason to recalculate the spillway is its reconstruction and extension in order to make high a capacity of it in the final project of Letovice water structure whole reconstruction.

The goal of this master’s thesis is creating a model of the attenuation of the fluid temperature fluctuations using methods described in the thesis. PCM is used to attenuation of fluctuations. This thesis is example of utilization PCM in technical practice. Numerical calculation of PCM phase change uses the method of effective heat capacity and enthalpy method. A part of this thesis also forms a theoretical basis for heat transfer described by differential equations. The final part of the thesis is dedicated to the optimization of the model and the description of the optimization methods.

Předložená dizertační práce je součástí většího výzkumného projektu, který si klade za cíl využití mikro prutové konstrukce vyrobené technologií SLM jako absorbér rázové energie s přesně navrženými vlastnostmi. Hlavním cílem práce je vývoj numerického modelu deformačního chování mikro-prutové konstrukce vyrobeného technologií Selective Laser Melting (SLM) z materiálu AlSi10Mg. Aby bylo možné dosáhnout hlavního cíle dizertační práce, bylo nutné analyzovat vliv procesních parametrů technologie SLM na tvorbu vnitřních materiálových vad a drsnost povrchu při výrobě mikro-prutové konstrukce. Tyto imperfekce degradují její mechanické vlastnosti a jejich odstranění zlepší možnosti a přesnost numerické predikce. Výsledky ukazují významný vliv dvou hlavních parametrů – skenovací rychlosti laseru a výkonu laseru. Na základě těchto poznatků byly dále definovány parametry vstupní energie Ein a lineární energie Elin, které zahrnují oba zmíněné parametry a byly definovány jejich limitní hodnoty pro minimalizaci vzniklých imperfekcí. Deformační chování vyrobené mikro-prutové konstrukce bylo analyzováno na navrženém pádové zařízení, které umožňuje testování s dopadovou energií až 120 J. Deformační chování je vyhodnocováno s využitím obrazové analýzy záznamu vysoko rychlostní kamery a silového průběhu z tenzometru. Výsledky analýzy byly využity pro validaci numerického modelu v programu ANSYS Explicit, do kterého byly implementovány poznatky o reálném tvaru vyrobeného mikro-prutového materiálu ve formě eliptického modelu geometrie a informace o reálných mechanických vlastnostech ve formě vyvinutého materiálového modelu. Výsledné porovnání výsledků experimentu s predikcí numerického modelu ukazují dobrou shodu v místě maximálního zatížení Fmax (odchylka 5 %) i průběhu celé deformace vzorku. Tyto poznatky budou v budoucnu využity při návrhu absorbéru energie s definovanými mechanickými vlastnostmi.

The work deals with mathematical modeling of wind waves on water reservoirs and their effects on different types of slopes. The research work was carried out using a vast array of available literature written on this topic in the Czech Republic and partly abroad. And we also deal with the hydrodynamics problems, creating mathematical and numerical model Further simulations were created in two numerical models. Simulations were created in two programs FLOW-3D and DualSPHysics. Vast variety of situations was created in DualSPHysics program because it seems more appropriate for modeling of this situation. It was created twenty-seven simulations and their results are compared with results coming from valid Czech standard ČSN 75 0255.

This diploma thesis deals with the numerical modeling of the nail joint of the timber roof structure and it is based on the already realized physical experiment. Totally twelve various solutions, where the isotropic and ortotropic characteristics of the spruce timber and steel components change, have been created. The final values of the joint shift obtained by using of the numerical modeling are compared with results of physical experiment. Program system ANSYS is used.