Modélisation numérique d'écoulements turbulents avec entraînement d'air au sein d'ouvrages hydrauliques

par Gabriel Guibu Pereira

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Le président du jury était Benjamin Dewals.

Le jury était composé de José Vazquez, Matthieu François Daniel Dufresne, Benjamin Dewals, Laurent David, Hubert Chanson, Jonathan Wertel.

Les rapporteurs étaient Laurent David, Hubert Chanson.


  • Résumé

    La dispersion de l'air dans l'eau est un phénomène observé fréquemment pour une large variété , d'écoulements dans des structures hydrauliques, qu'elles soient naturelles ou conçues par l'homme. Or, la présence de bulles d'air immergées dans l'eau modifie de façon significative les caractéristiques de l'écoulement. Ces modifications peuvent être bénéfiques ou nuisibles selon la situation. En particulier, dans le contexte des milieux confinés des réseaux d'eaux urbains, l'évaluation du transport d'air est un facteur important pour le dimensionnement des ouvrages, tels que les puits de chute. Le travail présenté dans cette thèse s'intéresse à l'identification et au développement des techniques de modélisation numérique tridimensionnelle, permettant de mieux évaluer les interactions eau-air et le transport diphasique dans le contexte des ouvrages hydrauliques. Une approche de modélisation diphasique hybride est implémentée, dans le but de représenter les écoulements à la fois en régime ségrégué et dispersé. Différentes méthodologies ont ainsi été appliquées pour simuler des écoulements aérés, et leurs résultats ont été confrontés à des mesures expérimentales.

  • Titre traduit

    Numerical modelling of turbulent flows with air entrainment in hydraulic structures


  • Résumé

    The mixing and dispersion of air into water is a frequently observed feature of flows occurring in nature and in man-made hydraulic structures. The addition of immersed air bubbles in the water modifies substantially the flow's characteristics, which may have a desirable or harmful effect depending on the context. Furthermore, the assessment of the air currents is of value in the study of confined spaces. For instance, this is important in the design of air vents in structures such as dropshafts in sewage systems. This thesis focuses on identifying and developing three-dimensional computational models for a better description of air-water interactions and two-phase flows in the context of hydraulic structures. A hybrid two-phase modelling approach is implemented in this thesis, thus allowing the simultaneous representation of segregated and dispersed flow regimes. The results from different methods employed for the aerated flow simulations are finally confronted with experimental data.


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