Computational fluid dynamics application to optimize and evaluate the performance of high rate algal pond system
Langue Anglais
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Auteur : Teshome, Tewodros Meless
Date de soutenance : 05-03-2020

Directeur(s) de thèse : Laurent, Julien

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 : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Chenal à haute rendement algal, Mélange, Traçage, Mécanique des fluides numérique
Mots-clés :
  • Eaux usées -- Épuration -- Traitement biologique
  • Agglomérations urbaines - Déchets -- Élimination
  • Hydrodynamique - Modèles mathématiques
  • Modélisation CFD
  • Écoulement (hydrologie) -- Vitesse
Résumé : Le chenal à haut rendement algal (CHRA) est l'un des moyens les plus appropriés pour la production de biomasse algale. Cette étude s'intéresse à l'effet de l'hydrodynamique d'un CHRA à l'échelle pilote afin d’y optimiser le mélange. La mécanique des fluides numérique a fait ses preuves en offrant la possibilité de comprendre et d'optimiser des paramètres hydrodynamiques complexes qui sont généralement considérés comme des facteurs décisifs du degré de mélange. Dans cette étude, deux approches alternatives de modélisation CFD, les méthodes vitesse d’entrée et maillage dynamique, sont utilisées pour simuler l'hydrodynamique du bassin. Les données de champs vitesse et de traçage expérimentales sont utilisées pour valider et comparer les performances de ces approches. Les profils de vitesse horizontaux sur la profondeur à trois positions présentent une meilleure concordance avec les valeurs expérimentales avec la méthode maillage dynamique que la méthode vitesse d’entrée. D'autre part, avec la diffusion turbulente incluse dans la méthode vitesse d’entrée, on constate une bonne concordance entre les valeurs simulées et expérimentales du traceur dans un temps de simulation beaucoup plus court qu’avec l'approche du maillage dynamique. Le temps de calcul pour le maillage dynamique est extrêmement long sans qu'il y ait un avantage équivalent dans le résultat de la simulation du traceur par rapport à la méthode de la vitesse d'entrée, dans cette configuration particulière du modèle. Pour améliorer la prédiction de la vitesse à partir de la méthode de la vitesse d'entrée, le profil de vitesse expérimental de la mesure ADV a été appliqué sur la condition aux limites d’entrée du modèle. Une modification simple a également été apportée à la géométrie du bassin pour démontrer l'effet du déflecteur sur les conditions de mélange et la consommation d'énergie. La mise en place de déflecteurs pourrait rendre la distribution des vitesses uniforme, ce qui minimiserait la consommation d'énergie et réduirait les zones mortes.
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2020STRAD002
Type de ressource : Thèse