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

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.