Analyse expérimentale des écoulements transitoires diphasiques dans le système de drainage urbain

Les problèmes de fonctionnement et le remplissage rapide des réseaux de drainage peuvent générer un front d'onde de pressurisation, par lequel l'air peut être emprisonné et devenir fortement pressurisé. De plus, pendant le processus de vidange et de retour à l'état normal, un front d'onde de dépressurisation est généré, l'air peut pénétrer dans les réseaux d'égouts et une pression sous-atmosphérique peut se produire dans les réseaux. Notez que pendant les processus de pressurisation et de dépressurisation, l'infrastructure hydraulique peut être sérieusement endommagée. Les conséquences peuvent inclure l'explosion ou l'effondrement de canalisations, la pollution de la nappe phréatique ou des inondations. Par conséquent, les écoulements transitoires dans les réseaux de drainage peuvent être étudiés suivant deux types d'expériences différents. Dans le premier type, le processus de vidange d'un écoulement sous pression est simulé dans deux conditions initiales différentes : 1) lorsque l'eau est stagnante dans la canalisation (débit nul) et 2) lorsque l'eau se déplace à une vitesse constante (débit permanent). Dans le deuxième type, un écoulement partiellement pressurisé, dont un écoulement pressurisé en amont et un écoulement à surface libre en aval, est développé dans la canalisation, qui est alimentée par un réservoir connecté à l'extrémité amont. L'air présent sur la surface de l'eau en écoulement à surface libre est attrapé en obstruant soudainement l'extrémité aval. Notez que les résultats de cette expérience sont également utilisés pour étudier l'effet du comportement d'instabilité des pertes par frottement sur la simulation numérique des variables d'écoulement, y compris la pression et le débit.

Abstract

The operational problems and rapid filling of sewer network systems can generate a pressurization wavefront, by which the air can be entrapped and get highly pressurized. Also, during the emptying process and returning to the normal condition, a depressurization wavefront is generated, the air can enter the sewer network systems, and a sub-atmospheric pressure can occur in the systems. Note that, during both pressurization and depressurization processes, the hydraulic infrastructure can be seriously damaged. The consequences can include burst, collapse, contamination of the water table, or flooding. Therefore, the transient flows in sewer network systems are studied in two different experiments. In the first experiment, the emptying process of a pressurized flow is simulated under two different initial conditions: 1) when the water is stagnant in the pipe (zero flow) and 2) when the water flows at a constant rate (steady flow). In the second experiment, a partially pressurized flow, a pressurized flow at upstream, and a free-surface flow at downstream, is developed in a pipe, which is supplied by a reservoir connected at the upstream end. The air existing at the top of the free-surface flow is entrapped by suddenly obstructing the downstream end. Note that the results of this experiment are also used to study the effect of unsteadiness behavior of friction losses in numerically simulating the flow variables, including pressure and flow rate.