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Three-dimensional numerical simulation of flow around stream deflectors: The effect of obstruction angle and length / Haltigin, Timothy W. in Journal of hydraulic research, Vol. 45 N°2 (2007) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°2 (2007) . - 227-238 p. Titre : Three-dimensional numerical simulation of flow around stream deflectors: The effect of obstruction angle and length Titre original : Simulation numérique tridimensionnelle de l'écoulement autour des déflecteurs de jet: effet de l'angle et de longueur d'obstruction Type de document : texte imprimé Auteurs : Haltigin, Timothy W., Auteur ; Biron, Pascale M., Auteur ; Lapointe, Michel F. Article en page(s) : 227-238 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Fish  habitat  Stream  restoration  Computational  fluid  dynamics  Deflectors  Separation  zone  Dynamic  pressure  Habitat  de  poissons  Restauration  de  jet  Liquide  dynamique  (CFD)  Déflecteurs  Zone  de  séparation  Pression  dynamique Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Fish habitat rehabilitation projects often use paired stream deflectors to increase bed shear stress and maintain a deep pool. Many of these projects have been unsuccessful, mainly because of the lack of knowledge of the complex three-dimensional (3D) flow dynamics created by the deflectors. A 3D numerical model was used to simulate the flow field around stream deflectors in a laboratory flume. Predicted velocities were successfully evaluated against laboratory measurements. Deflectors ranging from contraction ratios of 0.1–0.35 oriented to flow at angles of 30–150º were used for the simulations. Results show that the upstream dynamic pressure maximum, upstream flow separation distance, upstream downwelling extent, and total downwelling distance all increase with deflector angles. However, local minimum dynamic pressure, nose velocity amplification, downstream downwelling extent, and flow contraction width are maximized at angles closer to 90º. In general, maximum downwelling magnitudes increase for longer deflectors, with the greatest values being found for the 135º deflectors. Increasing the length of the deflectors tends to amplify most of the flow parameters. These findings have important implications for the design of paired deflectors in fish habitat rehabilitation projects where the objective is to maximize the pool size downstream of the obstructions. Les projets de réhabitation piscicole utilisent souvent des déflecteurs de jet assemblés par paire pour augmenter l'effort de cisaillement de lit et pour maintenir une piscine profonde. Plusieurs de ces projets ont été non réussis, principalement en raison du manque de la connaissance de la dynamique tridimensionnelle complexe de l'écoulement (3D) créée par les déflecteurs. Un modèle 3D numérique a été employé pour simuler le champ d'écoulement autour des déflecteurs de jet dans une canalisation de laboratoire. Des vitesses prévues ont été avec succès évaluées contre des mesures de laboratoire. Des déflecteurs s'étendant des rapports de contraction de 0.1-0.35 orienté à l'écoulement aux angles de 30-150º ont été utilisés pour les simulations. Les résultats prouvent que tous le maximum dynamique ascendant de pression, la distance ascendante de séparation d'écoulement, l'ampleur downwelling ascendante, et de total la distance downwelling augmentent avec des angles de déflecteur. Cependant, de la pression dynamique minimum locale, l'amplification de vitesse de nez, l'ampleur downwelling descendant, et la largeur de contraction d'écoulement sont maximisés aux angles plus près de 90º. Généralement les grandeurs downwelling maximum augmentent pour de plus longs déflecteurs, avec les plus grandes valeurs étant trouvées pour les déflecteurs 135º. L'augmentation de la longueur des déflecteurs tend à amplifier la plupart des paramètres d'écoulement. Ces résultats ont des implications importantes pour la conception des déflecteurs appareillés dans des projets de réadaptation d'habitat de poissons où l'objectif est de maximiser la taille de piscine en aval de les obstructions. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ecoulement En ligne : timothy.haltigin@mail.mcgill.ca [article] Three-dimensional numerical simulation of flow around stream deflectors: The effect of obstruction angle and length = Simulation numérique tridimensionnelle de l'écoulement autour des déflecteurs de jet: effet de l'angle et de longueur d'obstruction [texte imprimé] / Haltigin, Timothy W., Auteur ; Biron, Pascale M., Auteur ; Lapointe, Michel F. . - 227-238 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°2 (2007) . - 227-238 p. Mots-clés : Fish  habitat  Stream  restoration  Computational  fluid  dynamics  Deflectors  Separation  zone  Dynamic  pressure  Habitat  de  poissons  Restauration  de  jet  Liquide  dynamique  (CFD)  Déflecteurs  Zone  de  séparation  Pression  dynamique Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Fish habitat rehabilitation projects often use paired stream deflectors to increase bed shear stress and maintain a deep pool. Many of these projects have been unsuccessful, mainly because of the lack of knowledge of the complex three-dimensional (3D) flow dynamics created by the deflectors. A 3D numerical model was used to simulate the flow field around stream deflectors in a laboratory flume. Predicted velocities were successfully evaluated against laboratory measurements. Deflectors ranging from contraction ratios of 0.1–0.35 oriented to flow at angles of 30–150º were used for the simulations. Results show that the upstream dynamic pressure maximum, upstream flow separation distance, upstream downwelling extent, and total downwelling distance all increase with deflector angles. However, local minimum dynamic pressure, nose velocity amplification, downstream downwelling extent, and flow contraction width are maximized at angles closer to 90º. In general, maximum downwelling magnitudes increase for longer deflectors, with the greatest values being found for the 135º deflectors. Increasing the length of the deflectors tends to amplify most of the flow parameters. These findings have important implications for the design of paired deflectors in fish habitat rehabilitation projects where the objective is to maximize the pool size downstream of the obstructions. Les projets de réhabitation piscicole utilisent souvent des déflecteurs de jet assemblés par paire pour augmenter l'effort de cisaillement de lit et pour maintenir une piscine profonde. Plusieurs de ces projets ont été non réussis, principalement en raison du manque de la connaissance de la dynamique tridimensionnelle complexe de l'écoulement (3D) créée par les déflecteurs. Un modèle 3D numérique a été employé pour simuler le champ d'écoulement autour des déflecteurs de jet dans une canalisation de laboratoire. Des vitesses prévues ont été avec succès évaluées contre des mesures de laboratoire. Des déflecteurs s'étendant des rapports de contraction de 0.1-0.35 orienté à l'écoulement aux angles de 30-150º ont été utilisés pour les simulations. Les résultats prouvent que tous le maximum dynamique ascendant de pression, la distance ascendante de séparation d'écoulement, l'ampleur downwelling ascendante, et de total la distance downwelling augmentent avec des angles de déflecteur. Cependant, de la pression dynamique minimum locale, l'amplification de vitesse de nez, l'ampleur downwelling descendant, et la largeur de contraction d'écoulement sont maximisés aux angles plus près de 90º. Généralement les grandeurs downwelling maximum augmentent pour de plus longs déflecteurs, avec les plus grandes valeurs étant trouvées pour les déflecteurs 135º. L'augmentation de la longueur des déflecteurs tend à amplifier la plupart des paramètres d'écoulement. Ces résultats ont des implications importantes pour la conception des déflecteurs appareillés dans des projets de réadaptation d'habitat de poissons où l'objectif est de maximiser la taille de piscine en aval de les obstructions. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Ecoulement En ligne : timothy.haltigin@mail.mcgill.ca