Modélisation d'un débit en temps réel en canaux perturbés à partir de profileurs de vitesse
Langue Anglais
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Modalités de diffusion de la thèse :
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Auteur : Solliec, Laurent
Date de soutenance : 12-12-2013
Directeur(s) de thèse : Vazquez, José
Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
Discipline : Mécanique des fluides
Classification : Physique
Mots-clés libres : Débit, Technique de mesure, Hydrodynamique des canaux ouverts, Modélisation des écoulements
Mots-clés :
- Tuyaux d'eau -- Hydrodynamique
- Écoulement urbain
- Simulation par ordinateur
- Turbulence
- Modélisation tridimensionnelle
- Écoulement (hydrologie) -- Vitesse
Résumé : L'installation de systèmes de mesure est d'une utilisation cruciale pour la gestion des réseaux d'assainissement ou des canaux d 'irrigation. La plupart des structures gouvernementales ou privées ainsi que les agglomérations s'équipent de systèmes de mesure de débit afin de se conformer avec la législation européenne. La plupart des débitmètres fournissent des données en temps réel i.e. l'information est transmise en permanence. aux centrales d'acquisition pour une gestion de l'architecture du système de canaux. La mesure en canaux ouverts est souvent ultrasonore. L'objectif de cette thèse est de proposer une méthode en temps réel afin de corréler les vitesses locales en une vitesse moyenne dans les conditions observables par les utilisateurs en canaux ouverts. Les thématiques impliquées à cette étude sont multiples: les techniques de mesure, l'hydrodynamique en canaux ouverts représentée par la turbulence (ici plus particulièrement les courants secondaires), les lois de paroi, le nombre de Froude ... l'ensemble de ces thématiques doit être investi en canaux pleinement développés où les conditions sont stables dans l'espace mais aussi pour des conditions perturbées telles que les structures hétérogènes ou transitoires.La technique de mesure est un point clé: quelle est la technique la plus applicable aux conditions de mesure i.e. les canaux étroits? Les canaux étroits varient très rapidement en tem1es de taux de remplissage : la technique la plus adaptée est le profileur ultrasonique.La compréhension des effets hydrodynamiques est essentielle afin de développer un modèle de conversion. Les canaux droits sont influencés par l'hydrodynamique des écoulements, la géométrie mais aussi et principalement par leurs interactions. En canaux droits, les courants secondaires sont primordiaux même s'ils se traduisent par un effet le plus observable : le dip-phénomène, i.e. la présence d'un maximum de vitesse non pas à la surface d'eau mais en dessous pour les canaux étroits. Ces courants secondaires sont fortement sensibles au rapport d'aspect, la géométrie et la variabilité de la rugosité le long de la paroi, passablement sensible à la rugosité et indépendant du nombre de Froude .Les perturbations, à l'aval desquelles sont installés les débitmètres ultrasonores, sont majoritairement représentées par les coudes et les jonctions. Dans les coudes, les tourbillons sont liés aux forces centrifuges (gros tourbillon) et la turbulence (petit tourbillon). Pour les jonctions, les tourbillons diffèrent des deux précédentes configurations avec la présence à l'aval de la jonction de 3 tourbillons (due à un étirement des tourbillons par l'arrivée latérale). Les capteurs ne sont pas installés directement au niveau de la perturbation mais à l'aval. Dans la littérature, les distances requises pour retrouver des conditions proches de l'écoulement pleinement développé devraient excéder environ 50 hauteurs d'eau. En pratique, ces distances sont plus proches de5-10 fois la largeur du canal ou du tirant d'eau. L'application de modèle basée sur l'écoulement pleinement développé corrélé à un capteur n'est pas recommandable...
Type de contenu : Text
Format : PDF
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2013STRAD052
Type de ressource : Thèse
