Modélisation Des Écoulements Turbulents en Conduite D'Assainissement PDF Download
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Author: COLLECTIF.
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131532948
Category :
Languages : fr
Pages : 188
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Book Description
La diversité des phénomènes et la précision croissante exigée en assainissement, notamment dans le domaine de la métrologie, nécessite de prendre en compte le caractère turbulent des écoulements qu'on y rencontre. Cet ouvrage permettra au lecteur de se faire une idée de la gamme des modèles de turbulence existants, de leurs applications à travers l'analyse de leurs hypothèses et de leurs résultats. Deux de ces modèles sont étudiés plus spécifiquement; un modèle k-ε largement employé dans le domaine et un modèle RSM. Ils ont été tous les deux implémentés dans un code aux volumes finis afin de les comparer. Un modèle RSM des écoulements turbulents uniformes à surface libre a donc été développé en version bas- Reynolds afin de pouvoir intégrer les équations en zone proche paroi. Ceci vise à mieux reproduire les courants secondaires, notamment les petites structures au niveau des angles formés par la surface libre avec les parois, ce qui n'est pas possible avec le modèle k- ε. On montre ainsi le rôle prépondérant du caractère anisotrope de la turbulence dans la génération des courants secondaires qui ont une forte influence en assainissement.
Author: COLLECTIF.
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131532948
Category :
Languages : fr
Pages : 188
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Book Description
La diversité des phénomènes et la précision croissante exigée en assainissement, notamment dans le domaine de la métrologie, nécessite de prendre en compte le caractère turbulent des écoulements qu'on y rencontre. Cet ouvrage permettra au lecteur de se faire une idée de la gamme des modèles de turbulence existants, de leurs applications à travers l'analyse de leurs hypothèses et de leurs résultats. Deux de ces modèles sont étudiés plus spécifiquement; un modèle k-ε largement employé dans le domaine et un modèle RSM. Ils ont été tous les deux implémentés dans un code aux volumes finis afin de les comparer. Un modèle RSM des écoulements turbulents uniformes à surface libre a donc été développé en version bas- Reynolds afin de pouvoir intégrer les équations en zone proche paroi. Ceci vise à mieux reproduire les courants secondaires, notamment les petites structures au niveau des angles formés par la surface libre avec les parois, ce qui n'est pas possible avec le modèle k- ε. On montre ainsi le rôle prépondérant du caractère anisotrope de la turbulence dans la génération des courants secondaires qui ont une forte influence en assainissement.
Author: Jonathan Wertel
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 171
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Book Description
L’objectif de ce travail est l’interpolation du débit à partir de données issues de vélocimètre à effet Doppler. Pour ce faire une modélisation précise des écoulements turbulents doit être implémentée dans un code conçu pour les conduites d’assainissement. Du fait de l’uniformité de l’écoulement dans le sens du flux, un maillage 2D est utilisé pour effectuer le calcul du champ de vitesse en 3D. Un modèle RSM des écoulements turbulents uniformes à surface libre a donc été développé en version bas-Reynolds afin de pouvoir intégrer les équations en zone proche paroi incluant la sous-couche visqueuse. Une combinaison de (Shir, 1973), (Gibson & Launder, 1978) et (Cokljat, 1993) a été additionnée au terme de corrélation fluctuation de pression/champ moyen de vitesse afin de prendre en compte l’effet d’amortissement de la surface libre et le caractère redistributif d’énergie cinétique turbulente des parois. Ce modèle a été implémenté (sous Matlab) dans un code aux volumes finis, tout comme un modèle k-ε à titre de comparaison. On montre ainsi le rôle prépondérant du caractère anisotrope de la turbulence dans la génération des courants secondaires. Les résultats présentés sont comparés avec ceux de (Kang & Choi, 2005) qui ont développé un modèle RSM utilisant des lois de paroi et avec les résultats expérimentaux de (Nezu & Rodi, 1985). Il y a une bonne corrélation entre les résultats du modèle et les mesures. Les effets sur les tensions de Reynolds de l’annulation de la contrainte tangentielle aux coins sont reproduits. Par ailleurs, la projection du champ moyen de vitesse sur une section transverse met en évidence des courants secondaires, notamment des petites structures au niveau des angles formés par la surface libre avec les parois. Enfin, des cas expérimentaux issus de la littérature sont modélisés afin de comparer les débits mesurés avec ceux calculés par le modèle présenté, là encore il y a une bonne corrélation. Pour finir, un banc d’essai a été conçu pour la mesure de vitesse en canal. Un banc de déplacement automatisé a été assemblé autour d’un canal de 20m de long, il est équipé des systèmes de mesure par ADV et PIV.
Author: Adrien Momplot
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La modélisation à l’aide de l’approche RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) a été menée en trois dimensions, en considérant les régimes permanent et non permanent, dans le but de simuler les écoulements au niveau des jonctions, bifurcations et déversoirs d’orage. A travers ces trois exemples d’étude, plusieurs stratégies de modélisation (différentes combinaison lois de paroi/modèles de turbulence, différents algorithmes de couplage pression/vitesse, différents schémas de discrétisation spatiale, différentes conditions aux limites, différents types et tailles de maille, etc.) ont été testées et évaluées à l’aide de plusieurs indicateurs de performance (de type RMS –Root Mean Square) en s’appuyant sur les données de vitesses (vitesses moyennes in situ et champs de vitesses obtenus par PIV en laboratoire), hauteurs d’eau, débits (répartition de débits en bifurcation en laboratoire ou débits déversés in situ). Les résultats obtenus sont transposables aux autres cas de singularités et ouvrages spéciaux rencontrés en réseau d’assainissement et montrent que : i) les résultats des simulations 3D sont sensibles à la rugosité, aux conditions limites de hauteur et de vitesse ; ii) dans les trois cas d’étude, les schémas de discrétisation du second ordre et l’algorithme de couplage pression/vitesse PISO sont appropriés ; ii) la loi de paroi scalable couplée aux modèles de turbulence de type k-ε pour le cas des jonctions (avec un débit latéral inférieur ou égal au débit principal) ou des déversoirs semblent convenir, tandis que le modèle de turbulence RSM associé à la loi de paroi enhanced ou scalable permet de mieux représenter les écoulements à travers les bifurcations ou au niveau des jonctions lorsque le débit latéral est dominant. Sur la base de ces résultats, une méthodologie de modélisation plus générale définie en six étapes et fondée sur le guide proposée par Jakeman et al. (2006) a été mise au point. La méthodologie ainsi définie a été utilisée pour i) améliorer l’instrumentation du déversoir OTHU (Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine) situé à Ecully, à partir de la simulation de sa courbe de fonctionnement et en fournissant les incertitudes sur les débits déversés obtenus ; ii) simuler l’implémentation des capteurs débitmétriques à l’aval d’une jonction. Elle a permis de concevoir et de dimensionner un nouveau dispositif de maîtrise des flux d’eau et de polluants déversés (technologie DSM – dispositif de surveillance et de maîtrise des flux déversés au milieu naturel). Ce dispositif a fait l’objet d’un dépôt de brevet international. Enfin, la mise en œuvre de cette méthodologie a été à l’origine de la découverte d’une nouvelle structure d’écoulement dans la branche latérale d’une bifurcation à 90°. L’analyse des résultats des simulations des écoulements mettant en évidence cette nouvelle structure a montré qu’il était possible de prédire l’apparition de cette dernière à partir du rapport d’aspect et du nombre de Froude.
Author: Fairouz Belaid
Publisher: Editions Universitaires Europeennes
ISBN: 9783841732224
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La capacité des parois rainurées ou Riblets à réduire la trainée turbulente a été bien démontrée dans les dernières années. Afin de mettre à jour la compréhension des mécanismes engendrés par un tel procédé passif, pour plus d'applications comme le transport et le traitement des eaux, une simulation numérique d'écoulement turbulent contrôlé par riblets est proposée. La simulation est implémentée via le code de calcul FLUENT. Une étude préliminaire est consacrée aux performances des modèles de turbulence à prédire le caractère de l'écoulement sur ce type de surface complexe. Une comparaison est alors présentée entre un modèle isotrope RKEM vs un modèle anisotrope RSM. Les résultats ont montré une meilleure prédiction des écoulements secondaires par le modèle RSM. Ce dernier est ensuite utilisé dans la deuxième étude abordant l'écoulement dans un canal en charge. Dans ce cas, l'effet de la position des riblets selon leurs espacements est discuté. Les parois rainurées à espacement régressif aboutissent à une augmentation d'efficacité de 1.4% comparée aux rainures à espacement uniforme.
Author: Matthieu François Daniel Dufresne
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Languages : fr
Pages : 226
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Book Description
En assainissement, la connaissance du transport solide est indispensable au choix des dimensions et à l’exploitation d’un bassin ; elle passe par la détermination préalable de l’écoulement. Pour y parvenir, expérimentation et modélisation numérique forment deux approches complémentaires. Les objectifs de cette thèse sont de tester, améliorer puis appliquer un modèle numérique de suivi de particules. En expérimentation, nous avons collecté une vaste banque de données sur l’écoulement et le transport solide (efficacité et localisation des dépôts) dans un pilote expérimental rectangulaire équipé d’une conduite d’entrée, d’une conduite de sortie et d’un trop-plein. Pour la modélisation numérique, nous avons utilisé un code de calcul commercial ; nous proposons pour le suivi de particules une nouvelle condition limite fondée sur le seuillage de l’énergie cinétique turbulente sur le fond du bassin. Le modèle numérique d’écoulement et de transport solide a été testé sur les données expérimentales pour définir son champ d’application, puis appliqué à un ouvrage grandeur nature. Enfin, nous avons trouvé des critères géométriques de prévision de l’écoulement dans les bassins rectangulaires.
Author: Abdelhakim Benslimane
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Ce travail est une contribution expérimentale à l'étude rhéologique et en écoulement de fluides complexes (à seuil et thixotropes) transitant dans un circuit hydraulique. Il s'agit notamment de suspensions de bentonite ainsi que des complexes bentonite/polymère. L'étude porte sur l'évolution des pertes de charge et des champs de vitesse et se situe en régime laminaire, transitoire et turbulent. L'étude a été réalisée en utilisant un vélocimètre ultrasonore Doppler pulsé développé au laboratoire. Dans la première partie expérimentale de la thèse, des mesures rhéologiques et en écoulement ont été effectuées sur des suspensions de bentonite pures (sans additifs) à différentes concentrations. A partir des essais sur boucle hydraulique, une étude détaillée est présentée sur l'évolution des coefficients de frottement et des profils de vitesse pour les différents régimes d'écoulement. Dans une seconde partie, une suspension de bentonite pure et des mélanges bentonite/CMC à différentes concentrations massiques ont été étudiées en termes de comportement rhéologique et hydrodynamique en écoulement en conduite. En ce qui concerne les mesures effectuées en boucle hydraulique, il a été montré que le polymère a des propriétés viscosifiantes en régime laminaire. Par contre, en régime turbulent, le polymère agit comme un réducteur de frottement. La dernière partie de la thèse a été consacrée à l'étude de l'influence de la température sur le comportement rhéologique des solutions de polymère et des mélanges argile/polymère. Les mesures rhéologiques à différents paliers de températures ainsi que les balayages en température ont mis en évidence le caractère thermodépendant des dispersions.
Author: Hossein Bonakdari
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Languages : fr
Pages : 264
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Book Description
La ville d’aujourd’hui et de demain requiert une gestion optimale de l’eau en terme de quantité et de qualité et en particulier vis-à-vis des eaux pluviales et usées. La mise en place de dispositifs de mesures est une composante importante d’une politique de gestion des systèmes assainissement. Le problème à résoudre est celui de la sélection des sites ainsi que de l’optimisation de leur instrumentation. Ce travail s’inscrit dans l’aide à la décision quant à la gestion et à l’instrumentation des réseaux. Il s’agit en particulier de finaliser une méthodologie de sélection de sections de mesure et d’instrumentation, basée sur une modélisation générique des écoulements en réseaux. La mise au point de la méthodologie est basée sur la mise en œuvre d’un code de calcul numérique des écoulements en réseaux à surface libre. Suite à l’élaboration de règles de bonne mise en œuvre du code de calcul, nous avons étudié l’influence de deux types de singularités sur les champs de vitesse (coude et déviation), dans le cadre d’une approche générique. Nous avons caractérisé la zone d’influence des singularités (indice de singularité) qui sont à déconseiller en terme d’instrumentation. Hors de ces zones, nous avons établi une formulation mathématique générale de la distribution verticale de la vitesse longitudinale en canaux larges et étroits, capable de prévoir la potentialité de gradient inversé au voisinage de la surface libre (dip phenomenon). Enfin, cette méthodologie a été appliquée pour une étude de la justesse de la mesure par divers capteurs en fonction de leurs caractéristiques et leurs positions, et des conditions hydrauliques
Author: Bernard Chocat
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ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 304
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Book Description
ELABORATION ET MISE AU POINT D'UN MODELE MATHEMATIQUE ET INFORMATIQUE PERMETTANT LA PRISE EN COMPTE FINE DE LA STRUCTURE D'UN RESEAU D'ASSAINISSEMENT PLUVIAL AINSI QUE CELLE DES DIFFERENTES CONDITIONS D'ECOULEMENT
Author: Gabriel Guibu Pereira
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La dispersion de l'air dans l'eau est un phénomène observé fréquemment pour une large variété , d'écoulements dans des structures hydrauliques, qu'elles soient naturelles ou conçues par l'homme. Or, la présence de bulles d'air immergées dans l'eau modifie de façon significative les caractéristiques de l'écoulement. Ces modifications peuvent être bénéfiques ou nuisibles selon la situation. En particulier, dans le contexte des milieux confinés des réseaux d'eaux urbains, l'évaluation du transport d'air est un facteur important pour le dimensionnement des ouvrages, tels que les puits de chute. Le travail présenté dans cette thèse s'intéresse à l'identification et au développement des techniques de modélisation numérique tridimensionnelle, permettant de mieux évaluer les interactions eau-air et le transport diphasique dans le contexte des ouvrages hydrauliques. Une approche de modélisation diphasique hybride est implémentée, dans le but de représenter les écoulements à la fois en régime ségrégué et dispersé. Différentes méthodologies ont ainsi été appliquées pour simuler des écoulements aérés, et leurs résultats ont été confrontés à des mesures expérimentales.
Author: HOMAYOUN.. MOTIEE
Publisher:
ISBN:
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Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
LES RESEAUX D'ASSAINISSEMENT ONT POUR MISSION D'EVACUER LES EAUX DE PLUIE ET LES EAUX USEES HORS DE LA VILLE. LA COMPREHENSION ET LA MODELISATION DES PHENOMENES ASSOCIES A L'ECOULEMENT DE L'EAU A TRAVERS LA FORME COMPLEXE DES RESEAUX CONSTITUENT DES ENJEUX TRES IMPORTANTS. DIFFERENTS MODELES SUSCEPTIBLES DE REPRESENTER CES PHENOMENES EXISTENT: CERTAINS UTILISENT LES FONDEMENTS DE LA MECANIQUE DES FLUIDES (EQUATIONS DE BARRE DE SAINT VENANT), D'AUTRES REPOSENT SUR DES PRINCIPES EMPIRIQUES OU CONCEPTUELS (TIME OFFSET, MUSKINGUM). CHACUNE DE CES FAMILLES DE MODELES PRESENTE DES AVANTAGES ET DES INCONVENIENTS ET, AUCUNE NE PERMET DE TRAITER LA TOTALITE DES SITUATIONS SUSCEPTIBLES D'ETRE RENCONTREES. NOUS AVONS DEVELOPPE UN NOUVEAU MODELE (STOCK) DE TYPE CONCEPTUEL, INTERMEDIAIRE DANS SA COMPLEXITE ENTRE LES MODELES MECANISTES ET LES MODELES SIMPLES LES PLUS CLASSIQUES. CE MODELE S'APPUIE PRINCIPALEMENT SUR LA REPRESENTATION CORRECTE DES PHENOMENES DE STOCKAGE-DESTOCKAGE A L'INTERIEUR DU SYSTEME D'ASSAINISSEMENT. IL REPOND AUX EXIGENCES SUIVANTES: 1) SIMULER LE RESEAU POUR LES DIFFERENTS REGIMES: ECOULEMENTS A SURFACE LIBRE OU ECOULEMENTS EN CHARGE, PASSAGE D'UN REGIME A L'AUTRE ; 2) PRENDRE EN COMPTE LES INFLUENCES AVAL, EN SURFACE LIBRE OU EN CHARGE ; 3) NECESSITER DE TEMPS DE CALCUL LARGEMENT INFERIEURS A CEUX DU MODELE BARRE DE SAINT VENANT SANS POSER DE PROBLEMES DE STABILITE ; 4) ETRE CAPABLE DE TENIR COMPTE DES OUVRAGES SPECIAUX RENCONTRES DANS LES SYSTEMES D'ASSAINISSEMENT (CHUTES, SIPHONS, DEVERSOIRS D'ORAGE, DEFLUENCES, ETC.). LE MODELE A FAIT L'OBJET D'UNE ANALYSE THEORIQUE QUI A PERMIS D'ETABLIR UNE CORRESPONDANCE AVEC LES DIFFERENTES FORMES SIMPLIFIEES DES EQUATIONS DE BARRE DE SAINT VENANT (ONDE DE CRUE SIMPLE ET ONDE DE CRUE DIFFUSANTE) ET DE MONTRER QUE SON INTERET PRINCIPAL PAR RAPPORT A CES METHODES ETAIT D'UTILISER LES SIMPLIFICATIONS LES MIEUX ADAPTEES AUX CONDITIONS DE L'ECOULEMENT. LA VALIDATION EXPERIMENTALE DU MODELE A ETE FAITE PAR LA COMPARAISON DES RESULTATS DU MODELE AVEC CELUI DE MODELE DE BARRE DE SAINT VENANT DU LOGICIEL CEDRE. CETTE COMPARAISON NUMERIQUE A PERMIS DE MONTRER QUE NOTRE MODELE PERMETTAIT L'AMELIORATION DES RESULTATS PAR RAPPORT AU MODELE DE MUSKINGUM DU LOGICIEL CEDRE, TOUT EN REDUISANT DE FACON IMPORTANTE LES TEMPS DE CALCUL PAR RAPPORT AUX EQUATIONS COMPLETES DE BARRE DE SAINT VENANT DU LOGICIEL CEDRE. A LA FIN NOUS AVONS COMPLETE LA VALIDATION DU MODELE PAR UNE SERIE DE TESTS SUR LES RESEAUX REELS
