Couche limite turbulente dans les écoulements à surface libre
Couche limite turbulente dans les écoulements à surface libre

Author: Emma Florens

Publisher:

Published: 2010

Total Pages: 238

ISBN-13:

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Dans le cas d'écoulements sur fond rugueux, selon la théorie des couches limites sur paroi, la couche limite est composée de trois sous couches : la couche externe, la sous couche rugueuse et une zone de recouvrement entre les deux sous couches. Sous l'hypothèse d'invariance selon la direction transverse, et pour des rapports h/D faible (h hauteur des rugosités, D hauteur d’eau), la théorie prédit que le profil de vitesse longitudinale moyenne suit une loi logarithmique dans la zone de recouvrement. Cette loi permet d'accéder aux paramètres de paroi, comme la longueur de rugosité z0, et permet également d'estimer le coefficient de frottement nécessaire à fermer les équations de St Venant intégrées sur la verticale. Cependant, lorsque l'écoulement se fait en présence de macro-rugosités, i.e. pour h/D important, ou en présence d'un fond rugueux inhomogène, la question de la validité de la loi logarithmique se pose. Une étude expérimentale de deux effets de macro-rugosités a été ici effectuée : l'effet de confinement de la couche limite et l'effet de la présence d'une variation transverse de macro-rugosités. Les écoulements ont été générés dans une veine hydraulique de grande dimension (20m x 1.1m x 0.5m), sur des fonds macro rugueux composés de cubes en PVC de 2 cm de côté. La technique de PIV 2D a été employée. Des moyens techniques nouveaux, tel que l'emploi de cubes en verre BK7, ont permis de mesurer le champ de vitesse entre les rugosités avec une grande résolution spatiale. Dans le cas de fonds rugueux homogènes, il a été mis en évidence que la similarité de la couche externe est observée jusqu'à des confinements h/D = 0.33. Pour de fort confinement (h/D > 0.15), la vitesse de frottement u*, liée à l'intensité de frottement généré à la paroi, n'est plus l’échelle caractéristique de vitesse de l'écoulement. Dans le cas d'écoulements sur fond rugueux inhomogène, une étude préliminaire a permis d'observer l'effet des courants secondaires générés par le changement de rugosité sur la similarité de la couche externe.

Éléments de turbulence
Éléments de turbulence

Author: Michel Prud'homme

Publisher: Presses inter Polytechnique

Published: 2006

Total Pages: 260

ISBN-13: 9782553014079

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L'étude de la turbulence constitue sans aucun doute la branche la plus complexe de la mécanique des fluides. L'ouvrage Eléments de turbulence propose un exposé complet du sujet tout en étant concis. Il vise à combler une lacune en présentant dans un texte unifié un ensemble de concepts et d'équations que l'on trouve épars dans des traités ou des articles de périodique souvent inaccessibles pour les non-spécialistes. Le livre s'adresse en premier lieu aux étudiants des cycles supérieurs qui abordent cette discipline après avoir suivi un premier cours de mécanique des fluides. Les ingénieurs praticiens désirant parfaire leurs connaissances y trouveront également une source de renseignements très utile. Dans les deux premiers chapitres, l'auteur se penche sur la transition vers la turbulence, les échelles, l'approche statistique et les hypothèses de fermeture courantes. Les chapitres suivants traitent des solutions de similitude classiques des équations de transport en conduite et en écoulement libre, du raccordement des profils entre les régions de la paroi et du défaut de vitesse, de la turbulence homogène, de l'approche spectrale et des méthodes expérimentales. Outre la présentation théorique, l'ouvrage comporte de nombreux graphiques et illustrations, douze exercices et soixante-quatorze problèmes. [Source : 4e de couv.]

Simulation numérique des écoulements à surface libre avec turbulence
Simulation numérique des écoulements à surface libre avec turbulence

Author: FRANCOIS.. BOUTTES

Publisher:

Published: 1994

Total Pages: 341

ISBN-13:

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La méthode des éléments finis (m.e.f.) A été appliquée avec succès pour représenter l'hydrodynamique a surface libre, mais avec une modélisation de la turbulence très simplifiée. Ce travail a pour but de simuler, a l'aide de la m.e.f., des écoulements a surface libre avec des représentations de la turbulence plus complexes. Il commence par une présentation générale des modèles de turbulence. Nous avons choisi d'utiliser plus particulièrement deux types de modèle: le modèle k-, des modèles aux longueurs de mélange développés a partir de la simplification du modèle précédent. Une simplification supplémentaire est effectuée en bidimensionnalisant les modèles. Un travail de ce type a déjà été effectué par rodi et al pour le modèle k-. Nous l'avons complété pour les modèles aux longueurs de mélange. Dans le cas ou les courbures de l'écoulement horizontal sont importantes, nous proposons des variantes des deux types de modèle précédents et par ailleurs, une modification des frottements de fond intervenant dans l'équation de l'écoulement (saint-venant). Cette dernière est notamment importante pour les études sedimentologiques. La méthode de résolution des équations du modèle k- utilisée dans cette thèse est la méthode des éléments finis ; il s'agit alors de résoudre un système non linéaire complexe ; dans ce travail, nous avons fait un choix d'interpolation particulier et teste plusieurs méthodes de résolution. Le couplage avec le modèle hydrodynamique est effectue par un algorithme explicite. Sont présentés plusieurs critères pour contrôler la convergence du modèle k-. Nous terminons par une validation des modèles de turbulence utilises sur de nombreux exemples. Sur ces derniers, nous avons vérifié les méthodes employées pour résoudre les équations du modèle k-

Erosion des géomatériaux
Erosion des géomatériaux

Author: BONELLI Stéphane

Publisher: Lavoisier

Published: 2012-09-06

Total Pages: 418

ISBN-13: 2746275708

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Ce traité délivre une partie significative du regard scientifique français actuel sur l'érosion des géomatériaux dans les domaines des ouvrages hydrauliques (barrages, digues) et des milieux naturels (éoliens, fluviaux, côtiers). Les mécanismes élémentaires d'érosion interne et d'érosion de surface sont abordés un à un : filtration, suffusion, érosion de contact, érosion de conduit, transport sédimentaire, transport par charriage. Privilégiant un angle d'approche mécanique/physique, les contributions alternent entre une vision phénoménologique résolument ancrée sur le fait expérimental et une description capable de proposer un cadre de modélisation. Dans ce traité, des physiciens et des mécaniciens font partager au lecteur les connaissances les plus récentes dans leur domaine tout en gardant une présentation accessible. Les étudiants, les chercheurs et les ingénieurs y trouveront une source d'information bien documentée, pour aborder de manière moderne l'érosion des géomatériaux.

Sustainable Hydraulics in the Era of Global Change
Sustainable Hydraulics in the Era of Global Change

Author: Sébastien Erpicum

Publisher: CRC Press

Published: 2016-12-01

Total Pages: 1101

ISBN-13: 1498781497

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In an increasingly urbanized world, water systems must be designed and operated according to innovative standards in terms of climate adaptation, resource efficiency, sustainability and resilience. This grand challenge triggers unprecedented questions for hydro-environment research and engineering. Shifts in paradigms are urgently needed in the way we view (circular) water systems, water as a renewable energy (production and storage), risk management of floods, storms, sea level rise and droughts, as well as their consequences on water quality, morphodynamics (e.g., reservoir sedimentation, scour, sustainability of deltas) and the environment. Addressing these issues requires a deep understanding of basic processes in fluid mechanics, heat and mass transfer, surface and groundwater flow, among others.

MODELISATION DES ECOULEMENTS COMPRESSIBLES TURBULENTS. INTERACTION ONDE DE CHOC/COUCHE LIMITE TURBULENTE
MODELISATION DES ECOULEMENTS COMPRESSIBLES TURBULENTS. INTERACTION ONDE DE CHOC/COUCHE LIMITE TURBULENTE

Author: Erhan Solakoglu

Publisher:

Published: 1994

Total Pages: 250

ISBN-13:

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LE TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE EST CONSACRE A LA MODELISATION DE LA TURBULENCE, ETUDIEE DANS LE CADRE PARTICULIER DE LA SIMULATION D'INTERACTIONS ONDE DE CHOC/COUCHE LIMITE. LES CAS-TESTS ETUDIES SONT: CANAL TRANSSONIQUE 2D AVEC BOSSE A LA PAROI, ECOULEMENT SUPERSONIQUE 2D SUR UNE MARCHE MONTANTE ET CANAL TRANSSONIQUE 3D AVEC BOSSE EN FLECHE. LES MODELES DE TURBULENCE UTILISES SONT: MODELE ALGEBRIQUE DE BALDWIN-LOMAX ET MODELE K-EPSILON DE JONES-LAUNDER. UNE REVUE BIBLIOGRAPHIQUE FAIT L'OBJET DU PREMIER CHAPITRE. LE DEUXIEME CHAPITRE DEVELOPPE DES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES, MOYENNEES AU SENS DE FAVRE. LE PROBLEME DE LA FERMETURE DES EQUATIONS MOYENNEES ET LES DIFFERENTS MODELES DE TURBULENCE SONT PRESENTES DANS LE TROISIEME CHAPITRE. DANS LE QUATRIEME CHAPITRE, LA METHODE NUMERIQUE PREDICTEUR-CORRECTEUR DE MACCORMACK, IMPLICITE ET VOLUMES FINIS, EST DETAILLEE. L'EXPLOITATION ET L'ANALYSE DES RESULTATS NUMERIQUES CONSTITUENT LE CINQUIEME CHAPITRE. LE DERNIER CHAPITRE EST CONSACRE AUX CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES