Les systèmes hydro-informatiques, tels que le système Telemac développé par la branche R&D d'électricité de France, sont devenus en mécanique des fluides à surface libre, et donc principalement pour des études liées à l'environnement, des outils privilégiés et indispensables de la recherche et de l'ingénierie, utilisés aussi bien pour les études d'impact et le dimensionnement des ouvrages que pour le calcul des marées et la simulation des crues. Les principes de la modélisation numérique qui sous-tendent ces nouveaux outils sont rassemblés dans cet ouvrage, depuis l'établissement des équations de base et de leurs formes simplifiées, jusqu'au détail de la révolution numérique, ici avec la méthode des élements finis, sons oublier l'optimisation tenant compte des architectures des ordinateurs et le problème de l'identification des données ou paramètres inconnus. Quelques exemples d'application, comme la rupture du barrage de Malpasset ou le calcul des marées dans la Manche, sont également présentées. L'étudiant, l'ingénieur et le chercheur trouveront ici, avec une unité de lieu et de notation, l'exposé cohérent de tous les raisonnements et hypothèses qui permettent la construction de ces outils modernes d'analyse et de prévision que sont les logiciels de simulation numérique, et dont l'apport en mécanique des fluides dans le domaine de l'environnement devient chaque jour plus indispensable.

L'ouvrage regroupe, dans une formulation abordable et simplifiée, les concepts de base utiles pour les métiers de l'ingénieur ou du chercheur tournés vers la mécanique des fluides appliquée à l'environnement. Ses neuf chapitres peuvent être lus indépendamment les uns des autres, même s'il existe une progression dans leur enchaînement. La première partie débute par un rappel ou un premier contact avec la mécanique des fluides, avec la définition de la charge hydraulique et la modélisation des écoulements souterrains. La modélisation de la turbulence est ensuite abordée et appliquée aux calculs de perte de charges. La deuxième partie couvre, de manière simplifiée, les notions principales de l'hydraulique fluviale : courbes de remous, équations de Saint-Venant, ondes de crues, ressauts hydrauliques stationnaires ou instationnaires. La troisième partie aborde le domaine de l'hydrodynamique marine sous l'angle de la dynamique des ondes de surface. L'accent est mis sur la dispersion, la réfraction, la diffraction et la réflexion de ces ondes, qu’il s'agisse de la houle à l'échelle d'un port ou d'une plage ou des ondes de marées à l'échelle du globe.

This series of five volumes proposes an integrated description of physical processes modeling used by scientific disciplines from meteorology to coastal morphodynamics. Volume 1 describes the physical processes and identifies the main measurement devices used to measure the main parameters that are indispensable to implement all these simulation tools. Volume 2 presents the different theories in an integrated approach: mathematical models as well as conceptual models, used by all disciplines to represent these processes. Volume 3 identifies the main numerical methods used in all these scientific fields to translate mathematical models into numerical tools. Volume 4 is composed of a series of case studies, dedicated to practical applications of these tools in engineering problems. To complete this presentation, volume 5 identifies and describes the modeling software in each discipline.