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Modélisation expérimentale des écoulements transitoires avec poches d'air emprisonnées dans les réseaux de drainage urbain

Samba Bousso

Mémoire de maîtrise (2010)

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Citer ce document: Bousso, S. (2010). Modélisation expérimentale des écoulements transitoires avec poches d'air emprisonnées dans les réseaux de drainage urbain (Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal). Tiré de https://publications.polymtl.ca/367/
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Résumé

RÉSUMÉ Les eaux pluviales urbaines sont évacuées par des réseaux de drainage qui sont conçus pour fonctionner en écoulement à surface libre. Or pour plusieurs raisons, comme une augmentation de l’intensité de la pluie ou de sa fréquence, une urbanisation accrue, ou des dysfonctionnements dans le réseau, la capacité d’évacuation de la conduite peut être dépassée. Ce dépassement de capacité entraine une mise en charge partielle ou totale de la conduite. Le passage d’un écoulement à surface libre vers un écoulement en charge ou vice-versa représente un type d’écoulement appelé « écoulement transitoire ». Durant un écoulement transitoire, on observe des variations importantes de pression et de vitesse pouvant créer des dommages tels qu’une rupture de conduites, un effondrement d’infrastructures, une inondation de zones bases, une apparution de geyzers, etc. Ces écoulements transitoires sont très souvent accompagnés d’une entrée/évacuation de quantités importantes d’air dans le réseau. Pour améliorer la conception des nouveaux réseaux de drainage et la réhabilitation des réseaux existants, les modèles de simulation doivent prendre en compte les écoulements transitoires en intégrant des aspects particuliers souvent négligés, notamment la dynamique de l’écoulement et les effets de l’air. C’est dans ce cadre que le Laboratoire d’Hydraulique de l’École Polytechnque a mis en place un programme qui vise la modélisation numérique et physique (expérimentale) des écoulements transitoires avec et sans poches d’air emprisonnées. Le présent mémoire rentre dans le cadre ce programme. Son objectif principal est de faire une analyse dynamique et expérimentale des écoulements transitoires avec poches et bulles d’air,dans le but de disposer d’éléments de comparaison et de pistes de solution pour la réalisation du odèle numérique particulièrement dans sa composante avec poches d’air. La principale hypothése émise durant cette étude est que l’effet de l’air, souvent négligé, a un impact certain sur la dynamique de l’écoulement. Les travaux de ce mémoire se structurent en trois grandes parties : une revue bibliographique, un travail numérique sur le modèle de simulation en cours de réalisation et des travaux expérimentaux.----------ABSTRACT Urban stormwaters are removed through sewer systems that are designed to operate in free surface flow. But for several reasons, such as increased intensity of rainfall or its frequency, increased urbanization, hydraulic failures, the pipe capacity may be exceeded. This overflow causes a partial or total pressurization pipe. The passage of free surface flow to pressurized flow is part of transient flows, during which the pressure and velocity variations are fast and can create damage such as the collapse of infrastructure, the ‘blow-off’ of manhole covers, geysers, and basement flooding, etc. These transient flows are often accompanied by entrance and release a large amount of air in sewers. To improve the design of new drainage systems and rehabilitation of existing sewers, taking into account the transient flows, simulation models should incorporate aspects often neglected, including the flow dynamics and air effects. For the reason the Hydraulics Laboratory of “École Polytechnique de Montreal” has implemented a program to construct a transient flows simulation model with and without air pockets. This master aims to make a dynamic analysis and experimental study of transient flows with air pockets and bubbles,in order to provide data for comparison and possible solutions for the realization of numerical model especially in its component with air pockets. The main hypothesis emitted during this study is that the air effect, often overlooked, strongly impacts the flow dynamics. This work is structured into three main parts: literature review, numerical work on the numerical model in progress and experimental work. i) The literature review has enabled a critical analysis of existing models and develops their strengths and limitations. These models are classified according to the calculation method (Preissmann slot, interface tracking or two-compnent pressure approach) and for their ability to take into account the air effect. This review has shown that there is a diverse range of models, yet none of these takes fully into account the flow dynamics particularly as a result of the air.

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Département: Département des génies civil, géologique et des mines
Directeur de mémoire/thèse: Musandji Fuamba
Date du dépôt: 04 oct. 2010 14:24
Dernière modification: 01 sept. 2017 17:34
Adresse URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/367/

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