Gislain LIPEME KOUYI
Expérimentations et modélisations tridimensionnelles de l’hydrodynamique et de la séparation particulaire dans les déversoirs d'orages
Résumé :
L'objectif de cette thèse est de montrer la possibilité de modéliser le comportement hydrodynamique et la séparation particulaire dans les déversoirs en utilisant un code de calcul 3D (FLUENT).
Dans un premier temps, nous avons modélisé en 2D et en 3D les écoulements dans un canal rectangulaire à surface libre (courbes de remous) et un venturi (prise en compte de l’entonnement). Dans un deuxième temps, nous avons testé la capacité du code à prédire un écoulement au droit d’un seuil avec apparition d’un ressaut hydraulique à l’aval de celui-ci. La comparaison des résultats numériques avec des mesures expérimentales a permis d’en déduire le type de maillage et le nombre de cellules nécessaires, les conditions aux limites utilisables ainsi que le modèle de turbulence pertinent.
Nous avons ensuite simulé en trois dimensions les écoulements dans les déversoirs d’orage latéraux. La validation est essentiellement faite sur les débits déversés, conservés et la surface libre en 3D, obtenus sur le pilote d’Obernai (Bas-Rhin). La mesure de la surface libre en 3D s’est faite grâce à l’adaptation d’un capteur de reconnaissance de forme en lumière structurée. La comparaison des surfaces libres mesurées et calculées met en évidence la capacité du code de calcul à localiser la surface libre (erreurs inférieures à 10 %).
La validation des modèles 3D de transport solide a été faite grâce à des données expérimentales provenant de l’étude bibliographique. Le modèle testé est fondé sur une approche lagrangienne et stochastique du mouvement de la particule. Nous nous sommes intéressés à une répartition de la granulométrie uniforme ainsi qu’aux masses totales déversées. Les résultats de comparaison entre l’expérimental et le calcul de ces masses sont proches de 5 %.