Modélisation tridimensionnelle des écoulements turbulents en conduite d'assainissement à surface libre
Langue Français
Ce document est protégé en vertu du Code de la Propriété Intellectuelle.
Auteur : Wertel, Jonathan
Date de soutenance : 03-12-2009
Directeur(s) de thèse : Mose, Robert
Établissement de soutenance : Université de Strasbourg
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
Discipline : Mécanique des fluides
Classification : Physique
Mots-clés libres : écoulement à surface libre , turbulence , Reynolds stress model , Dip phenomenon , courants secondaires , calcul de débit
Mots-clés :
- Turbulence
- Thèses et écrits académiques
- Écoulement urbain
- Thèses et écrits académiques
- Modélisation tridimensionnelle
- Thèses et écrits académiques
Résumé : 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- 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.
Entrepôt d'origine : 
Identifiant : ecrin-ori-299319
Type de ressource : Thèse
