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A multidimensional two-phase flow model for the total dissolved gas downstream of spillways / Politano, Marcela S. in Journal of hydraulic research, Vol. 45 N°2 (2007) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°2 (2007) . - 165-177 p. Titre : A multidimensional two-phase flow model for the total dissolved gas downstream of spillways Titre original : Un modèle diphasique multidimensionnel d'écoulement pour tout le gaz dissous à l'aval des déversoirs Type de document : texte imprimé Auteurs : Politano, Marcela S., Auteur ; Carrica, Pablo M., Auteur ; Turan, Cagri, Auteur ; Weber, Larry, Auteur Article en page(s) : 165-177 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Flow  model  Total  dissolved  gas  Spillways  Modèle  d'écoulement  Gaz  dissous  par  total  Déversoirs Résumé : Elevated levels of dissolved gas in the spillway stilling basin, which are responsible for gas bubble disease in fish, constitute an important negative environmental effect of dams. Bubbles, entrained when a plunging jet impacts the tailwater pool, plunge beneath the surface and transfer mass to the liquid, causing an increase in the total dissolved gas (TDG) concentration. Most of the numerical studies on TDG downstream of spillways found in the literature are based on experimental correlations for the gas volume fraction. A better approach involves the use of a two-phase flow model. In this paper, a two-fluid model is used to calculate the gas volume fraction and velocity of the bubbles. A polydisperse model is used in which a Boltzmann transport equation predicts the bubble size distribution, to account for the different bubble sizes found in the flow downstream of spillways. The bubble mass is discretized considering groups of bubbles of variable mass, with the mass of the bubbles changing due to bubble/liquid mass transfer and pressure. A two-phase transport equation for the TDG is presented, whose source is the bubble/liquid mass transfer, which is a function of the gas volume fraction and bubble size distribution. Two-dimensional numerical results of TDG, gas volume fraction, bubble number density, and velocities are presented and discussed. The predictions of TDG downstream of a spillway are compared against field data in the stilling basin of Wanapum Dam, on the Columbia River. Les niveaux élevés du gaz dissous dans le déversoir calmant le bassin, qui sont responsables de la maladie de bulle de gaz dans les poissons, constituent un effet sur l'environnement négatif important des barrages. Les bulles, entraînées quand un plongement voyagent en jet des impacts la piscine de tailwater, plongent sous la masse de surface et de transfert au liquide, causant une augmentation de toute la concentration dissoute en gaz (TDG). La plupart des études numériques sur TDG en aval de des déversoirs trouvés dans la littérature sont basées sur des corrélations expérimentales pour la fraction de volume de gaz. Une meilleure approche comporte l'utilisation d'un modèle biphasé d'écoulement. En cet article, un modèle de deux-fluide est employé pour calculer la fraction de volume de gaz et la vitesse des bulles. On emploie un modèle polydispersé dans lequel une équation de transport de Boltzmann prévoit la distribution de grandeurs de bulle, pour expliquer les différentes tailles de bulle trouvées dans l'écoulement en aval de des déversoirs. La masse de bulle est discrétisée considérant des groupes de bulles de la masse variable, avec la masse de changer de bulles dû à la bulle/au transfert et à pression de masse liquides. Une équation biphasée de transport pour le TDG est présentée, dont la source est la bulle/transfert de masse liquide, qui est une fonction de la distribution de grandeurs de fraction et de bulle de volume de gaz. Des résultats numériques bidimensionnels de TDG, de fraction de volume de gaz, de densité de nombre de bulle, et de vitesses sont présentés et discutés. Les prévisions de TDG en aval de un déversoir sont comparées contre des données de champ dans le bassin calmant du barrage de Wanapum, sur le fleuve de Colombie. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ecoulement en déversoir En ligne : marcela-politano@uiowa.edu [article] A multidimensional two-phase flow model for the total dissolved gas downstream of spillways = Un modèle diphasique multidimensionnel d'écoulement pour tout le gaz dissous à l'aval des déversoirs [texte imprimé] / Politano, Marcela S., Auteur ; Carrica, Pablo M., Auteur ; Turan, Cagri, Auteur ; Weber, Larry, Auteur . - 165-177 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°2 (2007) . - 165-177 p. Mots-clés : Flow  model  Total  dissolved  gas  Spillways  Modèle  d'écoulement  Gaz  dissous  par  total  Déversoirs Résumé : Elevated levels of dissolved gas in the spillway stilling basin, which are responsible for gas bubble disease in fish, constitute an important negative environmental effect of dams. Bubbles, entrained when a plunging jet impacts the tailwater pool, plunge beneath the surface and transfer mass to the liquid, causing an increase in the total dissolved gas (TDG) concentration. Most of the numerical studies on TDG downstream of spillways found in the literature are based on experimental correlations for the gas volume fraction. A better approach involves the use of a two-phase flow model. In this paper, a two-fluid model is used to calculate the gas volume fraction and velocity of the bubbles. A polydisperse model is used in which a Boltzmann transport equation predicts the bubble size distribution, to account for the different bubble sizes found in the flow downstream of spillways. The bubble mass is discretized considering groups of bubbles of variable mass, with the mass of the bubbles changing due to bubble/liquid mass transfer and pressure. A two-phase transport equation for the TDG is presented, whose source is the bubble/liquid mass transfer, which is a function of the gas volume fraction and bubble size distribution. Two-dimensional numerical results of TDG, gas volume fraction, bubble number density, and velocities are presented and discussed. The predictions of TDG downstream of a spillway are compared against field data in the stilling basin of Wanapum Dam, on the Columbia River. Les niveaux élevés du gaz dissous dans le déversoir calmant le bassin, qui sont responsables de la maladie de bulle de gaz dans les poissons, constituent un effet sur l'environnement négatif important des barrages. Les bulles, entraînées quand un plongement voyagent en jet des impacts la piscine de tailwater, plongent sous la masse de surface et de transfert au liquide, causant une augmentation de toute la concentration dissoute en gaz (TDG). La plupart des études numériques sur TDG en aval de des déversoirs trouvés dans la littérature sont basées sur des corrélations expérimentales pour la fraction de volume de gaz. Une meilleure approche comporte l'utilisation d'un modèle biphasé d'écoulement. En cet article, un modèle de deux-fluide est employé pour calculer la fraction de volume de gaz et la vitesse des bulles. On emploie un modèle polydispersé dans lequel une équation de transport de Boltzmann prévoit la distribution de grandeurs de bulle, pour expliquer les différentes tailles de bulle trouvées dans l'écoulement en aval de des déversoirs. La masse de bulle est discrétisée considérant des groupes de bulles de la masse variable, avec la masse de changer de bulles dû à la bulle/au transfert et à pression de masse liquides. Une équation biphasée de transport pour le TDG est présentée, dont la source est la bulle/transfert de masse liquide, qui est une fonction de la distribution de grandeurs de fraction et de bulle de volume de gaz. Des résultats numériques bidimensionnels de TDG, de fraction de volume de gaz, de densité de nombre de bulle, et de vitesses sont présentés et discutés. Les prévisions de TDG en aval de un déversoir sont comparées contre des données de champ dans le bassin calmant du barrage de Wanapum, sur le fleuve de Colombie. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ecoulement en déversoir En ligne : marcela-politano@uiowa.edu