Influence de la turbulence sur le transport de sédiments

Des expériences en canal à surface libre ont été menées afin d'étudier les interactions entre les structures turbulentes et des particules en mouvement. La vélocimétrie par image de particule a permis de mesurer simultanément les caractéristiques de l'écoulement et du mouvement des particules. Ces mesures permettent de quantifier le rôle des éjections et des sweeps dans le transport de particules. Les particules utilisées sont des billes de verre et de céramique. Nous avons testé 5 conditions hydrauliques avec des Reynolds variant de 3000 à 30000. Après avoir défini la taille de la zone à étudier autour de chaque bille, qui varie entre 40 et 85 unités de paroi, nous avons observé que 60 à 80% des billes sont transportées par des éjections et des sweeps qui ont une intensité 2 à 10 fois plus forte que la moyenne. Enfin, nous avons observé une forte corrélation entre la vitesse verticale des billes et celle des structures

Multiple analysis approach for the design of the labyrinth spillway on the Nam Teng river, Myanmar: Concept design - CFD - physical model

This paper presents the results of a combined approach - concept design, Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations and physical model test - to design a spillway on the Nam Teng River in Myanmar. The spillway includes a 140 m wide labyrinth weir which ensures that the PMF flow QPMF=6800 m3/s passes with a maximum head of 5.5 m. The width required to pass PMF flow for a conventional ogee shaped weir is ca. 200m. The design of the spillway is based on design recommendations for labyrinth weirs from Tullis [1] and USBR guidelines to design the chute, stilling basin and outfall channel that leads the flood flow back to the river. The CFD simulations helped to improve the flow condition at the entrance and towards the labyrinth weir by altering the approach channel. The physical model tests confirmed the capacity of the labyrinth weir, investigated blockage risk due to floating debris. The design modifications made based on the physical model tests have increased the hydraulic performance and safety of the spillway and made the construction cheaper and simpler (less excavation and civil work)

Multiple analysis approach for the design of the labyrinth spillway on the Nam Teng river, Myanmar: Concept design - CFD - physical model

This paper presents the results of a combined approach - concept design, Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations and physical model test - to design a spillway on the Nam Teng River in Myanmar. The spillway includes a 140 m wide labyrinth weir which ensures that the PMF flow QPMF=6800 m3/s passes with a maximum head of 5.5 m. The width required to pass PMF flow for a conventional ogee shaped weir is ca. 200m. The design of the spillway is based on design recommendations for labyrinth weirs from Tullis [1] and USBR guidelines to design the chute, stilling basin and outfall channel that leads the flood flow back to the river. The CFD simulations helped to improve the flow condition at the entrance and towards the labyrinth weir by altering the approach channel. The physical model tests confirmed the capacity of the labyrinth weir, investigated blockage risk due to floating debris. The design modifications made based on the physical model tests have increased the hydraulic performance and safety of the spillway and made the construction cheaper and simpler (less excavation and civil work)

Etude expérimentale du rôle de la turbulence de paroi dans le transport de particules

Le rôle joué par la turbulence de paroi dans le transport de particules est étudié à l aide de deux types d expériences. Les premières ont porté sur un écoulement à surface libre chargé en billes de verre et de céramique transportées par suspension, pour 4 conditions hydrauliques données. Les secondes expériences ont été réalisées en turbulence contrôlée pour des conditions de transport très proches du seuil de suspension. Afin de mesurer simultanément le champ de vitesse de l écoulement ainsi que la position et la vitesse des particules, nous avons utilisé la PIV (Vélocimétrie par Image de Particules). Nous pouvons ainsi analyser l écoulement autour de chaque particule et mettre en évidence l action locale du fluide sur les particules. L analyse de l écoulement se fait dans le voisinage de chaque particule. L analyse par quadrants montre que les éjections sont fortement impliquées dans le transport, notamment dans la montée des particules. Elle indique aussi que certaines particules qui descendent sont dans des éjections. Nous cherchons donc à déterminer pourquoi une éjection est capable ou non de faire monter les particules. On observe que plus le flux de quantité de mouvement (-rho u v ) des éjections est important, plus les particules montent. Un seuil de suspension, adimensionalisé par (g delta rho d) est déterminé. Il est de l ordre de 0,5 et est quasiment constant en fonction du nombre de Reynolds, de la hauteur et des caractéristiques des particules. Un modèle conceptuel de transport par suspension dans les éjections est proposé, en fonction du flux de quantité de mouvement autour des particules, de leur position et temps de résidence dans les éjections.The role played by wall turbulence in particle transport has been investigated, using Iwo types of experlments. The first ones consist in th study of free surface flows lad en with glass and ceramic beads, with a high rate of suspension transpor. The second ones have been performed in controlled turbulence with a small rate of suspension transport. ln arder to measure simultaneously the fluid velocity field and the position and the velocity of the beads, we used the Parti cie Image Velocimetry (PlV) method. PlV makes il possible to visualize the whole flow field around the moving parti cl es. The flow analysis was applied in the neighbourhood of each particle. First, the quadrant analysis shows thal the ejections are the most important turbulent events in particle motion. Particularly, the ejections are a dominant mechanism to lift up particles. However, this analysis points out th at sorne particles are falling into ejections. Th us, we investigate why not ali ejections are able to lift up particles. We observed thal a parti cie can be lifted up if the momentum flux (-rho u'v') of the surrounding ejection is enough high. A threshold of suspension is determinated, it is made dimensionless with (g delta rho d) and is about 0.5. lt is constant with the height of the particles, the flow Reynolds number and the bead characteristics. we proposed a conceptual mode! of particle transport in ejections. This madel is based on the local momentum flux in the neighbourhood of the ejections, the position of the particles into the ejections and the passed lime of the particles into ejections.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

Experimental investigation of ejections and sweeps involved in particle suspension

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