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Ajouter le résultat dans votre panierInvestigation of rapid filling of poorly ventilated stormwater storage tunnels / Vasconcelos, Jose G. in Journal of hydraulic research, Vol. 47 N° 5 (2009)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 547-558
Titre : Investigation of rapid filling of poorly ventilated stormwater storage tunnels Titre original : Recherche sur le remplissage rapide des tunnels de stockage de précipitations exeptionnelles mal aérés Type de document : texte imprimé Auteurs : Vasconcelos, Jose G., Auteur ; Wright, Steven J., Auteur Article en page(s) : pp. 547-558 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Air pressurization Experimental investigations Flow regime transition Numerical models Stormwater 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 : Below-grade stormwater storage tunnels are designed to provide relief for collection networks during intense rain events. Air must be evacuated as the tunnel fills and, depending on the system geometry, the air may become pressurized. This research presents an investigation on various ways that the air pressurization influences the water flow. The investigation used an experimental apparatus consisting of a horizontal 14.8 m long, 94 mm diameter acrylic pipeline with various degrees of air ventilation. The experiments were primarily conducted to explore two features of the flow termed pre-bore motion and the interface breakdown. Experimental measurements include flow velocity, air and water pressure, and flow depth. The experimental results were compared to the predictions of a numerical model based on the Saint-Venant equations that handles the flow regime transition and the possibility of air pressurization. The numerical predictions agree well with the experimental observations and provide an explanation for the interface breakdown occurrence.
Les tunnels de stockage de précipitation exceptionnelle en sous-sol sont conçus pour soulager les réseaux collecteurs lors des événements de pluie intense. L'air doit être évacué quand le tunnel se remplit, et, selon la géométrie du système, cet air peut devenir pressurisé. La recherche porte sur les diverses manières dont la pressurisation de l'air peut influencer l'écoulement de l'eau. Pour cela, on a utilisé un appareil expérimental composé d'une canalisation acrylique horizontale de 14.8 m de long, et de 94mm de diamètre avec divers degrés de ventilation d'air. Les expériences ont été principalement entreprises pour explorer deux caractéristiques de l'écoulement nommées le mouvement de pré-ressaut et la rupture d'interface. Les mesures expérimentales incluent la vitesse de l'écoulement, la pression de l'air et de l'eau, et le tirant d'eau. Les résultats expérimentaux ont été comparés aux prévisions d'un modèle numérique basé sur les équations de Saint-Venant qui peut traiter la transition de régime d'écoulement et la pressurisation de l'air. Les prévisions numériques sont bien conformes aux observations expérimentales et fournissent une explication pour l'occurrence de rupture d'interface.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Investigation of rapid filling of poorly ventilated stormwater storage tunnels = Recherche sur le remplissage rapide des tunnels de stockage de précipitations exeptionnelles mal aérés [texte imprimé] / Vasconcelos, Jose G., Auteur ; Wright, Steven J., Auteur . - pp. 547-558.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 547-558
Mots-clés : Air pressurization Experimental investigations Flow regime transition Numerical models Stormwater 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 : Below-grade stormwater storage tunnels are designed to provide relief for collection networks during intense rain events. Air must be evacuated as the tunnel fills and, depending on the system geometry, the air may become pressurized. This research presents an investigation on various ways that the air pressurization influences the water flow. The investigation used an experimental apparatus consisting of a horizontal 14.8 m long, 94 mm diameter acrylic pipeline with various degrees of air ventilation. The experiments were primarily conducted to explore two features of the flow termed pre-bore motion and the interface breakdown. Experimental measurements include flow velocity, air and water pressure, and flow depth. The experimental results were compared to the predictions of a numerical model based on the Saint-Venant equations that handles the flow regime transition and the possibility of air pressurization. The numerical predictions agree well with the experimental observations and provide an explanation for the interface breakdown occurrence.
Les tunnels de stockage de précipitation exceptionnelle en sous-sol sont conçus pour soulager les réseaux collecteurs lors des événements de pluie intense. L'air doit être évacué quand le tunnel se remplit, et, selon la géométrie du système, cet air peut devenir pressurisé. La recherche porte sur les diverses manières dont la pressurisation de l'air peut influencer l'écoulement de l'eau. Pour cela, on a utilisé un appareil expérimental composé d'une canalisation acrylique horizontale de 14.8 m de long, et de 94mm de diamètre avec divers degrés de ventilation d'air. Les expériences ont été principalement entreprises pour explorer deux caractéristiques de l'écoulement nommées le mouvement de pré-ressaut et la rupture d'interface. Les mesures expérimentales incluent la vitesse de l'écoulement, la pression de l'air et de l'eau, et le tirant d'eau. Les résultats expérimentaux ont été comparés aux prévisions d'un modèle numérique basé sur les équations de Saint-Venant qui peut traiter la transition de régime d'écoulement et la pressurisation de l'air. Les prévisions numériques sont bien conformes aux observations expérimentales et fournissent une explication pour l'occurrence de rupture d'interface.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 559-565
Titre : Influence of design parameters on throttling efficiency of cylindrical and conical vortex valves Titre original : Influence des paramètres de conception sur l'efficacité de l'étranglement des vannes cylindrique et coniques de vortex Type de document : texte imprimé Auteurs : Patryk Wojtowicz, Auteur ; Andrzej Kotowski, Auteur Article en page(s) : pp. 559-565 Note générale : Hydraulique
Résumé en Français
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Hydraulics Hydrodynamic regulator Liquid flow Modeling Throttling 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 : Selected hydraulic test results of cylindrical and conical vortex valves in a pilot-plant scale are presented to discuss the effects of the geometric parameters and the spatial orientation of a vortex chamber. Tests performed include the effects of the inlet and outlet diameters, swirl radius, chamber height and diameter on the hydraulic characteristics. A novel, universal variable K, describing the geometry of vortex valves and grouping their geometrical parameters, is introduced. This constant K increases the quantitative accuracy of the relationship between the discharge coefficient and the geometrical parameters. A test methodology for hydrodynamic vortex regulators has been developed and was applied to environmental engineering, based on dimensional analysis. This research presents the empirical equations enabling to predict the discharge coefficient according to the geometrical parameters of the devices. The investigated relationships allow for a rational parameter selection for hydrodynamic vortex regulators.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Influence of design parameters on throttling efficiency of cylindrical and conical vortex valves = Influence des paramètres de conception sur l'efficacité de l'étranglement des vannes cylindrique et coniques de vortex [texte imprimé] / Patryk Wojtowicz, Auteur ; Andrzej Kotowski, Auteur . - pp. 559-565.
Hydraulique
Résumé en Français
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 559-565
Mots-clés : Hydraulics Hydrodynamic regulator Liquid flow Modeling Throttling 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 : Selected hydraulic test results of cylindrical and conical vortex valves in a pilot-plant scale are presented to discuss the effects of the geometric parameters and the spatial orientation of a vortex chamber. Tests performed include the effects of the inlet and outlet diameters, swirl radius, chamber height and diameter on the hydraulic characteristics. A novel, universal variable K, describing the geometry of vortex valves and grouping their geometrical parameters, is introduced. This constant K increases the quantitative accuracy of the relationship between the discharge coefficient and the geometrical parameters. A test methodology for hydrodynamic vortex regulators has been developed and was applied to environmental engineering, based on dimensional analysis. This research presents the empirical equations enabling to predict the discharge coefficient according to the geometrical parameters of the devices. The investigated relationships allow for a rational parameter selection for hydrodynamic vortex regulators.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 566-573
Titre : Analytical model of supercritical flow in rectangular chute bends Titre original : Modèle analytique d'écoulements torrentiels en chute courbe rectangulaire Type de document : texte imprimé Auteurs : Mahnaz Ghaeini Hessaroeyeh, Auteur ; Ahmad Tahershamsi, Auteur Article en page(s) : pp. 566-573 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Analytical model Bend Chute Free surface profile Supercritical flow 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 : An analytical model to predict supercritical bend flow in a rectangular chute is developed. The governing differential equations consisting of the two-dimensional depth-averaged Euler and continuity equations, are linearized by the method of perturbation, and solved analytically by the Laplace transform method considering appropriate boundary conditions. The free surface profile in the chute bend is obtained. The proposed model is verified by comparing the results with the available experimental data and the reported theoretical expressions for the free surface profile along the outer chute wall. Comparisons indicate a reasonable agreement between the results obtained for the maximum flow depth along the outer chute wall. However, there is a lag in predicting the location of maximum flow depth. The present model is successful if the flow does not separate from the inner chute wall.
Un modèle analytique pour prédire l'écoulement torrentiel courbe dans une chute rectangulaire est développé. Les équations différentielles de base consistant dans les équations de continuité et d'Euler à deux dimensions moyennées sur la profondeur, sont linéarisées par la méthode des perturbations et résolues analytiquement par une transformation de Laplace compte tenu des conditions aux limites appropriées. On obtient le profil de la surface libre dans la courbure de la chute. Le modèle proposé est vérifié en comparant les résultats aux données expérimentales disponibles et aux expressions théoriques signalées pour le profil de surface libre sur le mur extérieur de la chute. Les comparaisons montrent un accord raisonnable pour la profondeur maximale sur le mur extérieur de la chute. Toutefois, il y a un défaut dans la prévision de l'emplacement de la profondeur maximale. Le modèle actuel est bon si l'écoulement ne décolle pas de la paroi intérieure de la chute.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Analytical model of supercritical flow in rectangular chute bends = Modèle analytique d'écoulements torrentiels en chute courbe rectangulaire [texte imprimé] / Mahnaz Ghaeini Hessaroeyeh, Auteur ; Ahmad Tahershamsi, Auteur . - pp. 566-573.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 566-573
Mots-clés : Analytical model Bend Chute Free surface profile Supercritical flow 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 : An analytical model to predict supercritical bend flow in a rectangular chute is developed. The governing differential equations consisting of the two-dimensional depth-averaged Euler and continuity equations, are linearized by the method of perturbation, and solved analytically by the Laplace transform method considering appropriate boundary conditions. The free surface profile in the chute bend is obtained. The proposed model is verified by comparing the results with the available experimental data and the reported theoretical expressions for the free surface profile along the outer chute wall. Comparisons indicate a reasonable agreement between the results obtained for the maximum flow depth along the outer chute wall. However, there is a lag in predicting the location of maximum flow depth. The present model is successful if the flow does not separate from the inner chute wall.
Un modèle analytique pour prédire l'écoulement torrentiel courbe dans une chute rectangulaire est développé. Les équations différentielles de base consistant dans les équations de continuité et d'Euler à deux dimensions moyennées sur la profondeur, sont linéarisées par la méthode des perturbations et résolues analytiquement par une transformation de Laplace compte tenu des conditions aux limites appropriées. On obtient le profil de la surface libre dans la courbure de la chute. Le modèle proposé est vérifié en comparant les résultats aux données expérimentales disponibles et aux expressions théoriques signalées pour le profil de surface libre sur le mur extérieur de la chute. Les comparaisons montrent un accord raisonnable pour la profondeur maximale sur le mur extérieur de la chute. Toutefois, il y a un défaut dans la prévision de l'emplacement de la profondeur maximale. Le modèle actuel est bon si l'écoulement ne décolle pas de la paroi intérieure de la chute.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 574-584
Titre : Curved-streamline transitional flow from mild to steep slopes Titre original : Ecoulement transitoire curviligne entre une pente douce et une pente raide Type de document : texte imprimé Auteurs : Oscar Castro-Orgaz, Auteur ; Willi H. Hager, Auteur Article en page(s) : pp. 574-584 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Curvilinear flow One-dimensional flow Open channel Spillway flow Weirs 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 : Flows from mild to steep slopes are relevant in hydraulic engineering relating to chute spillways and slope changes in irrigation networks. These flows are associated with transitional flow from sub- to supercritical conditions, smooth curvilinear-streamline feature involving a continuous free surface profile, and a rapid variation of the bottom pressure profile. Herein, the transition from a horizontal to a steeply sloping rectangular channel reach is investigated to analyze the application range of the Bousssinesq-type equation. Slope breaks with a rounded transition from the brink section to the tailwater channel are considered and compared with the potential flow solution based on the Laplace equation. The Boussinesq-type equation is further compared with test data for a steep downstream slope to investigate the strong curvilinear gravity effect. A singular point analysis is also compared with the Boussinesq approach. The generalized momentum equation for curvilinear flows is developed and compared with the results pertaining to the energy concept.
Les écoulements passant de pente douce à forte se rencontrent en hydraulique des déversoirs et des réseaux d'irrigation. Ces écoulements font la transition entre un régime fluvial et torrentiel, le caractère curviligne lisse impliquant une surface libre continue, et une variation rapide du profil de pression de fond. On étudie ici, la transition entre un canal rectangulaire horizontal et une pente forte pour analyser le champ d'application d'une équation de type Bousssinesq. Des ruptures de pente avec une transition arrondie entre la section de bord et le canal d'évacuation sont considérées et comparées à la solution de l'écoulement potentiel basée sur l'équation de Laplace. L'équation de type Boussinesq est aussi comparée à des essais en pente raide pour étudier l'effet de la pesanteur en forte courbure. Une analyse de point singulier est également comparée à l'approche de Boussinesq. L'équation généralisée des quantités de mouvement pour les écoulements curvilignes est développée et comparée aux résultats relatifs au concept d'énergie.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Curved-streamline transitional flow from mild to steep slopes = Ecoulement transitoire curviligne entre une pente douce et une pente raide [texte imprimé] / Oscar Castro-Orgaz, Auteur ; Willi H. Hager, Auteur . - pp. 574-584.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 574-584
Mots-clés : Curvilinear flow One-dimensional flow Open channel Spillway flow Weirs 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 : Flows from mild to steep slopes are relevant in hydraulic engineering relating to chute spillways and slope changes in irrigation networks. These flows are associated with transitional flow from sub- to supercritical conditions, smooth curvilinear-streamline feature involving a continuous free surface profile, and a rapid variation of the bottom pressure profile. Herein, the transition from a horizontal to a steeply sloping rectangular channel reach is investigated to analyze the application range of the Bousssinesq-type equation. Slope breaks with a rounded transition from the brink section to the tailwater channel are considered and compared with the potential flow solution based on the Laplace equation. The Boussinesq-type equation is further compared with test data for a steep downstream slope to investigate the strong curvilinear gravity effect. A singular point analysis is also compared with the Boussinesq approach. The generalized momentum equation for curvilinear flows is developed and compared with the results pertaining to the energy concept.
Les écoulements passant de pente douce à forte se rencontrent en hydraulique des déversoirs et des réseaux d'irrigation. Ces écoulements font la transition entre un régime fluvial et torrentiel, le caractère curviligne lisse impliquant une surface libre continue, et une variation rapide du profil de pression de fond. On étudie ici, la transition entre un canal rectangulaire horizontal et une pente forte pour analyser le champ d'application d'une équation de type Bousssinesq. Des ruptures de pente avec une transition arrondie entre la section de bord et le canal d'évacuation sont considérées et comparées à la solution de l'écoulement potentiel basée sur l'équation de Laplace. L'équation de type Boussinesq est aussi comparée à des essais en pente raide pour étudier l'effet de la pesanteur en forte courbure. Une analyse de point singulier est également comparée à l'approche de Boussinesq. L'équation généralisée des quantités de mouvement pour les écoulements curvilignes est développée et comparée aux résultats relatifs au concept d'énergie.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 585-597
Titre : Modelling dike breaching due to overtopping Titre original : Modélisation hydraulique de ruptures de digues suite à débordement Type de document : texte imprimé Auteurs : Lukas Schmocker, Auteur ; Willi H. Hager, Auteur Article en page(s) : pp. 585-597 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Dike breach Erosion Hydraulic modelling Overtopping Scale effects 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 : Dikes along rivers protect a valley and its people and property from floods. Recent dike failures due to overtopping highlight the need to understand this damage process. Its accurate prediction is essential to develop effective emergency action plans and to design early warning systems and hazard maps. Laboratory tests of breach processes are related to scaling issues currently not understood. Therefore, a series of plane dike breach tests due to overtopping were conducted to examine model limitations. All dikes were of trapezoidal shape, consisted of uniform noncohesive sediment and neither contained a core nor a surface layer. The temporal dike breach progress was optically recorded to allow for a detailed analysis of the sediment and water surfaces. A systematic variation of both the dike dimension and the sediment diameter resulted in basic findings relative to: (1) Test repeatability; (2) Side wall effect; and (3) Scale effects. The results indicate definite minimum dimensions for both the dike height and width, sediment diameter and overtopping discharge.
Les digues le long des fleuves protègent une vallée, ses habitants, et les propriétés contre les inondations. De récentes ruptures de digue dues à franchissement illustrent la nécessité de comprendre ce processus d'endommagement. Sa prévision précise est essentielle pour développer des plans efficaces de mesures d'urgence et pour concevoir des systèmes de détection précoce et des cartes de risque. Les essais en laboratoire des processus de rupture sont liés à des effets d'échelle non compris. Par conséquent, une série d'essais de rupture de digue dus à franchissement a été effectuée pour examiner les limitations des modèles. Toutes les digues étaient de forme trapézoïdale, constituées de sédiments uniformes non cohésifs sans coeur ni revêtement. Le déroulement temporel de rupture de digue a été optiquement enregistré pour une analyse détaillée des surfaces du sédiment et de l'eau. Une variation systématique de la dimension de digue et du diamètre de sédiment a permis des résultats de base relatifs: (1) à la répétitivité; (2) à l'effet de paroi latérale; et (3) aux effets d'échelle. Les résultats indiquent impérativement des dimensions minimales pour la hauteur et la largeur de digue, le diamètre de sédiment et le débit de débordement.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Modelling dike breaching due to overtopping = Modélisation hydraulique de ruptures de digues suite à débordement [texte imprimé] / Lukas Schmocker, Auteur ; Willi H. Hager, Auteur . - pp. 585-597.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 585-597
Mots-clés : Dike breach Erosion Hydraulic modelling Overtopping Scale effects 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 : Dikes along rivers protect a valley and its people and property from floods. Recent dike failures due to overtopping highlight the need to understand this damage process. Its accurate prediction is essential to develop effective emergency action plans and to design early warning systems and hazard maps. Laboratory tests of breach processes are related to scaling issues currently not understood. Therefore, a series of plane dike breach tests due to overtopping were conducted to examine model limitations. All dikes were of trapezoidal shape, consisted of uniform noncohesive sediment and neither contained a core nor a surface layer. The temporal dike breach progress was optically recorded to allow for a detailed analysis of the sediment and water surfaces. A systematic variation of both the dike dimension and the sediment diameter resulted in basic findings relative to: (1) Test repeatability; (2) Side wall effect; and (3) Scale effects. The results indicate definite minimum dimensions for both the dike height and width, sediment diameter and overtopping discharge.
Les digues le long des fleuves protègent une vallée, ses habitants, et les propriétés contre les inondations. De récentes ruptures de digue dues à franchissement illustrent la nécessité de comprendre ce processus d'endommagement. Sa prévision précise est essentielle pour développer des plans efficaces de mesures d'urgence et pour concevoir des systèmes de détection précoce et des cartes de risque. Les essais en laboratoire des processus de rupture sont liés à des effets d'échelle non compris. Par conséquent, une série d'essais de rupture de digue dus à franchissement a été effectuée pour examiner les limitations des modèles. Toutes les digues étaient de forme trapézoïdale, constituées de sédiments uniformes non cohésifs sans coeur ni revêtement. Le déroulement temporel de rupture de digue a été optiquement enregistré pour une analyse détaillée des surfaces du sédiment et de l'eau. Une variation systématique de la dimension de digue et du diamètre de sédiment a permis des résultats de base relatifs: (1) à la répétitivité; (2) à l'effet de paroi latérale; et (3) aux effets d'échelle. Les résultats indiquent impérativement des dimensions minimales pour la hauteur et la largeur de digue, le diamètre de sédiment et le débit de débordement.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 598-610
Titre : Turbulence structure and coherent motion in meandering compound open-channel flows Titre original : La structure de turbulence et le mouvement coordonné dans un chenal avec un lit composé et des méandres Type de document : texte imprimé Auteurs : Michio Sanjou, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur Article en page(s) : pp. 598-610 Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Coherent structure Delta method Meandering compound open channel flow PIV Secondary currents Turbulence 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 : Meandering compound open-channel flow is of high interest in river engineering and flood disaster. In particular, cross-sectional secondary currents develop significantly associated with an interaction between meandering inbank main-channel flow and straight overbank floodplain flow. These currents promote mass and momentum exchanges between them, as well as sediment transport and bed erosion. Further, organized motions may be generated in the same manner as typical horizontal vortices in straight compound channels. However, there is limited detailed information on the generation process of organized motion and secondary currents. This study focuses on the 3D structure of horizontal coherent motion and its advection property in the channel-transition zone from the straight to meandering compound open-channel flows by using a multi-layer scanning PIV, and compares them with those of continuous meandering channel flows. A strong relation between the horizontal vortices and secondary currents was obtained, resulting in a phenomenological flow model.
L'écoulement dans un chenal à lit composé avec méandres est d'un grand intérêt dans l'aménagement des rivières et les désastres d'inondation. Er particulier, les courants secondaires transversaux développent une importante interaction avec les courants dus aux méandres dans le lit mineur et aux débordements. Ces courants favorisent des échanges de la masse et de quantités de mouvement entre eux, ainsi que pour le transport de sédiment et l'érosion de lit. De plus, des mouvements organisés peuvent être produits de la même manière par des vortex horizontaux typiques dans des chenaux composés droits. Et pourtant, l'information détaillée sur le procédé de génération du mouvement organisé et de courants secondaires es limitée. Cette étude se concentre sur la structure 3D de l'écoulement cohérent horizontal et sa contribution à la transition de la zone rectiligne a celle à méandres en lit composé, en employant un balayage multicouche PIV, et les compare à ceux des écoulements dans un chenal de méandres continus. Une forte interaction entre les vortex horizontaux et les courants secondaires a été obtenue, ayant pour résultat un modèle phénoménologique d'écoulement.
Note de contenu : Hydraulique
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Turbulence structure and coherent motion in meandering compound open-channel flows = La structure de turbulence et le mouvement coordonné dans un chenal avec un lit composé et des méandres [texte imprimé] / Michio Sanjou, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur . - pp. 598-610.
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 598-610
Mots-clés : Coherent structure Delta method Meandering compound open channel flow PIV Secondary currents Turbulence 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 : Meandering compound open-channel flow is of high interest in river engineering and flood disaster. In particular, cross-sectional secondary currents develop significantly associated with an interaction between meandering inbank main-channel flow and straight overbank floodplain flow. These currents promote mass and momentum exchanges between them, as well as sediment transport and bed erosion. Further, organized motions may be generated in the same manner as typical horizontal vortices in straight compound channels. However, there is limited detailed information on the generation process of organized motion and secondary currents. This study focuses on the 3D structure of horizontal coherent motion and its advection property in the channel-transition zone from the straight to meandering compound open-channel flows by using a multi-layer scanning PIV, and compares them with those of continuous meandering channel flows. A strong relation between the horizontal vortices and secondary currents was obtained, resulting in a phenomenological flow model.
L'écoulement dans un chenal à lit composé avec méandres est d'un grand intérêt dans l'aménagement des rivières et les désastres d'inondation. Er particulier, les courants secondaires transversaux développent une importante interaction avec les courants dus aux méandres dans le lit mineur et aux débordements. Ces courants favorisent des échanges de la masse et de quantités de mouvement entre eux, ainsi que pour le transport de sédiment et l'érosion de lit. De plus, des mouvements organisés peuvent être produits de la même manière par des vortex horizontaux typiques dans des chenaux composés droits. Et pourtant, l'information détaillée sur le procédé de génération du mouvement organisé et de courants secondaires es limitée. Cette étude se concentre sur la structure 3D de l'écoulement cohérent horizontal et sa contribution à la transition de la zone rectiligne a celle à méandres en lit composé, en employant un balayage multicouche PIV, et les compare à ceux des écoulements dans un chenal de méandres continus. Une forte interaction entre les vortex horizontaux et les courants secondaires a été obtenue, ayant pour résultat un modèle phénoménologique d'écoulement.
Note de contenu : Hydraulique
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 611-618
Titre : Investigation of circular jets in shallow water Titre original : Recherche sur les jets circulaires en eau peu profonde Type de document : texte imprimé Auteurs : John P. Raiford, Auteur ; Abdul A. Khan, Auteur Article en page(s) : pp. 611-618 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Circular jets Horizontal growth Shallow water Surface interactions Vertical growth 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 : The combined influence of the free surface and the bed on the flow characteristics of circular turbulent jets issued at mid-plane into shallow, stagnant ambient fluid is investigated using a physical model study. A total of nine experiments have been performed under different Reynolds numbers and submergence ratios. The velocity profiles in the horizontal plane are found to be similar, while the velocity profiles in the vertical plane are similar only in the near zone. The growth rate of velocity profiles in the horizontal plane consists of two distinct regions for low submergences, namely regions 1 and 2, corresponding to a mild and steep growth rates, respectively. The growth rate in the vertical plane within the near zone is linear. The local maximum velocity decay rate follows the free circular jet in the near zone and wall or surface jet in the far zone.
L'influence combinée de la surface libre et du lit sur les caractéristiques d'écoulement d'un jet turbulent circulaire dans un fluide ambiant peu profond au repos, est étudiée dans un modèle physique. Un total de neuf expériences ont été exécutées pour différentes valeurs du nombre de Reynolds et du taux d'immersion. Les profils de vitesse dans le plan horizontal s'avèrent semblables, alors que les profils de vitesse dans le plan vertical sont semblables seulement dans la zone proche. Le taux de croissance des profils de vitesse dans le plan horizontal se compose de deux régions distinctes pour de basses immersions, à savoir les régions 1 et 2, correspondant respectivement à des taux de croissance lents et rapides. Le taux de croissance dans le plan vertical dans la zone proche est linéaire. La décroissance de la vitesse locale maximum suit celle du jet circulaire libre dans la zone proche et celle du jet de paroi ou de surface dans la zone lointaine.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Investigation of circular jets in shallow water = Recherche sur les jets circulaires en eau peu profonde [texte imprimé] / John P. Raiford, Auteur ; Abdul A. Khan, Auteur . - pp. 611-618.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 611-618
Mots-clés : Circular jets Horizontal growth Shallow water Surface interactions Vertical growth 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 : The combined influence of the free surface and the bed on the flow characteristics of circular turbulent jets issued at mid-plane into shallow, stagnant ambient fluid is investigated using a physical model study. A total of nine experiments have been performed under different Reynolds numbers and submergence ratios. The velocity profiles in the horizontal plane are found to be similar, while the velocity profiles in the vertical plane are similar only in the near zone. The growth rate of velocity profiles in the horizontal plane consists of two distinct regions for low submergences, namely regions 1 and 2, corresponding to a mild and steep growth rates, respectively. The growth rate in the vertical plane within the near zone is linear. The local maximum velocity decay rate follows the free circular jet in the near zone and wall or surface jet in the far zone.
L'influence combinée de la surface libre et du lit sur les caractéristiques d'écoulement d'un jet turbulent circulaire dans un fluide ambiant peu profond au repos, est étudiée dans un modèle physique. Un total de neuf expériences ont été exécutées pour différentes valeurs du nombre de Reynolds et du taux d'immersion. Les profils de vitesse dans le plan horizontal s'avèrent semblables, alors que les profils de vitesse dans le plan vertical sont semblables seulement dans la zone proche. Le taux de croissance des profils de vitesse dans le plan horizontal se compose de deux régions distinctes pour de basses immersions, à savoir les régions 1 et 2, correspondant respectivement à des taux de croissance lents et rapides. Le taux de croissance dans le plan vertical dans la zone proche est linéaire. La décroissance de la vitesse locale maximum suit celle du jet circulaire libre dans la zone proche et celle du jet de paroi ou de surface dans la zone lointaine.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 619-625
Titre : A simple estimation of the growth rate and equilibrium size of bedforms created by a turbulent wall jet Titre original : Une évaluation simple du taux de croissance et de la taille d'équilibre des formes creusées dans le lit par un jet pariétal turbulent Type de document : texte imprimé Auteurs : David F. Hill, Auteur ; Brian D. Younkin, Auteur Article en page(s) : pp. 619-625 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bed shear stresses Boundary layers scour Sediment transport Turbulent jets 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 : A simple procedure for predicting the time evolution and equilibrium size of the two dimensional bedform created by a turbulent wall jet is presented. The model applies to a planar jet discharging flush with and parallel to an initially horizontal bed of cohesionless sediment. Additionally, the water is assumed to be deep relative to the initial jet thickness. The model is developed using existing free- and wall-jet boundary layer relations and existing sediment incipient motion and bedload transport equations. The model is validated against live-bed experiments from previous studies and from a new set of laboratory experiments. The agreement between the predictions for and observations of equilibrium size is quite good. The agreement regarding the time evolution is also good. These results suggest that several key characteristics of jet-induced bedforms are captured with a limited physical approach.
On présente une procédure simple pour prévoir l'évolution en temps et la taille à l'équilibre du profil bidimensionnel creusé dans le lit par un jet pariétal turbulent. Le modèle s'applique à un jet plan de décharge parallèle à un lit de sédiment initialement horizontal sans cohésion. En plus, on suppose que la profondeur d'eau est grande par rapport à l'épaisseur du jet. Le modèle est développé en utilisant les lois existantes de jet libre et pariétal ainsi que les équations de début d'entraînement des sédiments Le modèle est validé par des résultats provenant d'études précédentes et un nouvel ensemble d'expériences de laboratoire. L'accord entre les prévisions et les observations des dimensions à l'équilibre est tout à fait bon de même que l'évolution en temps. Ces résultats suggèrent que plusieurs caractéristiques principales des déformations du lit, induites par des jets, sont acquises avec une approche physique limitée.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] A simple estimation of the growth rate and equilibrium size of bedforms created by a turbulent wall jet = Une évaluation simple du taux de croissance et de la taille d'équilibre des formes creusées dans le lit par un jet pariétal turbulent [texte imprimé] / David F. Hill, Auteur ; Brian D. Younkin, Auteur . - pp. 619-625.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 619-625
Mots-clés : Bed shear stresses Boundary layers scour Sediment transport Turbulent jets 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 : A simple procedure for predicting the time evolution and equilibrium size of the two dimensional bedform created by a turbulent wall jet is presented. The model applies to a planar jet discharging flush with and parallel to an initially horizontal bed of cohesionless sediment. Additionally, the water is assumed to be deep relative to the initial jet thickness. The model is developed using existing free- and wall-jet boundary layer relations and existing sediment incipient motion and bedload transport equations. The model is validated against live-bed experiments from previous studies and from a new set of laboratory experiments. The agreement between the predictions for and observations of equilibrium size is quite good. The agreement regarding the time evolution is also good. These results suggest that several key characteristics of jet-induced bedforms are captured with a limited physical approach.
On présente une procédure simple pour prévoir l'évolution en temps et la taille à l'équilibre du profil bidimensionnel creusé dans le lit par un jet pariétal turbulent. Le modèle s'applique à un jet plan de décharge parallèle à un lit de sédiment initialement horizontal sans cohésion. En plus, on suppose que la profondeur d'eau est grande par rapport à l'épaisseur du jet. Le modèle est développé en utilisant les lois existantes de jet libre et pariétal ainsi que les équations de début d'entraînement des sédiments Le modèle est validé par des résultats provenant d'études précédentes et un nouvel ensemble d'expériences de laboratoire. L'accord entre les prévisions et les observations des dimensions à l'équilibre est tout à fait bon de même que l'évolution en temps. Ces résultats suggèrent que plusieurs caractéristiques principales des déformations du lit, induites par des jets, sont acquises avec une approche physique limitée.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 626-637
Titre : Turbulence statistics of flow over isolated scalene and isosceles triangular-shaped bedforms Titre original : Statistiques de turbulence de l'écoulement sur un fond de triangles scalènes et isocèles Type de document : texte imprimé Auteurs : Bijoy S. Mazumder, Auteur ; Dibyendu K. Pal, Auteur ; Koeli Ghoshal, Auteur Article en page(s) : pp. 626-637 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : ADV Bedforms Burst-sweep cycle Flow separation Recirculation Reynolds stress Turbulence 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 : The objective of this research is to examine the turbulent flow characteristics over artificial waveform structures and to compare turbulence between two types of isolated geometries. Measurement of turbulent velocity components have been performed over the respective structures of equal crest height and length at the Fluvial Mechanics Laboratory (FML) of the Indian Statistical Institute, Calcutta. The velocity data were analyzed to determine the relative importance of mean flows, Reynolds stresses and the contributions of burst-sweep cycles. The difference in the sizes of the separation zone for these two cases makes significant differences in the mean flow and turbulence. The motivation of this study is to identify the spatial changes of flow and turbulent events over these structures, and to gain better insight in the flow physics, which are different conditions for the process of sediment transport.
L'objectif de cette recherche est d'examiner les caractéristiques d'un écoulement turbulent sur des structures artificielles ondulées et de comparer la turbulence de deux types de géométries isolées. Sur les structures respectives de taille de crête et de longueur égales, les composantes turbulentes de vitesse ont été mesurées au Laboratoire Fluvial de Mécanique (FML) de l'Institut Statistique Indien, à Calcutta. Les données de vitesse ont été analysées pour déterminer l'importance relative des écoulements moyens, les contraintes de Reynolds et les contributions des cycles de bouffées. La différence de taille des zones de séparation dans ces deux cas induit des différences importantes sur l'écoulement moyen et la turbulence. La motivation de cette étude est d'identifier, par une meilleure compréhension de la physique, les changements spatiaux, au-dessus de ces structures, de l'écoulement et de la turbulence, qui conditionnent les processus de transport de sédiment.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Turbulence statistics of flow over isolated scalene and isosceles triangular-shaped bedforms = Statistiques de turbulence de l'écoulement sur un fond de triangles scalènes et isocèles [texte imprimé] / Bijoy S. Mazumder, Auteur ; Dibyendu K. Pal, Auteur ; Koeli Ghoshal, Auteur . - pp. 626-637.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 626-637
Mots-clés : ADV Bedforms Burst-sweep cycle Flow separation Recirculation Reynolds stress Turbulence 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 : The objective of this research is to examine the turbulent flow characteristics over artificial waveform structures and to compare turbulence between two types of isolated geometries. Measurement of turbulent velocity components have been performed over the respective structures of equal crest height and length at the Fluvial Mechanics Laboratory (FML) of the Indian Statistical Institute, Calcutta. The velocity data were analyzed to determine the relative importance of mean flows, Reynolds stresses and the contributions of burst-sweep cycles. The difference in the sizes of the separation zone for these two cases makes significant differences in the mean flow and turbulence. The motivation of this study is to identify the spatial changes of flow and turbulent events over these structures, and to gain better insight in the flow physics, which are different conditions for the process of sediment transport.
L'objectif de cette recherche est d'examiner les caractéristiques d'un écoulement turbulent sur des structures artificielles ondulées et de comparer la turbulence de deux types de géométries isolées. Sur les structures respectives de taille de crête et de longueur égales, les composantes turbulentes de vitesse ont été mesurées au Laboratoire Fluvial de Mécanique (FML) de l'Institut Statistique Indien, à Calcutta. Les données de vitesse ont été analysées pour déterminer l'importance relative des écoulements moyens, les contraintes de Reynolds et les contributions des cycles de bouffées. La différence de taille des zones de séparation dans ces deux cas induit des différences importantes sur l'écoulement moyen et la turbulence. La motivation de cette étude est d'identifier, par une meilleure compréhension de la physique, les changements spatiaux, au-dessus de ces structures, de l'écoulement et de la turbulence, qui conditionnent les processus de transport de sédiment.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 638-642
Titre : Analysis of plunging phenomena Titre original : Analyse des phénomènes de plongée Type de document : texte imprimé Auteurs : Albert Dai, Auteur ; Marcelo H. Garcia, Auteur Article en page(s) : pp. 638-642 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Density flows Gravity currents Initial mixing coefficient Plunge condition Plunging flows 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 : A dense inflow from a river into a lake or reservoir initiates gravity currents through a plunging process with intense mixing. The classic two-control-volume theory for the analysis of plunging phenomena has been recently corrected. In particular, the design of one of the two control volumes does not follow physical principles and has undesirable implications. Herein, a generalized theoretical framework is developed for the analysis of plunging flows. Two general cases are considered to clarify the effects of the bottom slope and the inflow densimetric Froude number on the plunge condition. It is demonstrated that the relations between the dimensionless parameters characterizing the plunging phenomena in these two cases are generically different. The present theory is compared with the two-control-volume theory, the latter of which only partially explains the influence of the inflow densimetric Froude number. Good agreement between the present theory and reported data is found.
L'arrivée dense d'une rivière dans un lac ou un réservoir engendre des courants de densité par un processus de plongée avec un mélange intense. La théorie classique de deux volumes de contrôle pour l'analyse des phénomènes de plongées a été récemment corrigée. En particulier, la conception de l'un des deux volumes de contrôle ne suit pas les principes physiques et a des conséquences indésirables. Ici, un cadre théorique généralisé est conçu pour l'analyse des courants de plongée. Deux cas généraux sont considérés pour clarifier les effets de la pente du fond et le nombre de Froude densimétrique de l'affluent sur la condition de plongée. Il est démontré que les relations entre les paramètres sans dimension caractérisant les phénomènes de plongées dans ces deux cas sont différentes de façon générique. La théorie actuelle est comparée avec la théorie des deux volumes de contrôle, la dernière explique seulement partiellement l'influence du nombre de Froude densimétrique affluent. On trouve un bon d'accord entre la théorie actuelle et les données signalées.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Analysis of plunging phenomena = Analyse des phénomènes de plongée [texte imprimé] / Albert Dai, Auteur ; Marcelo H. Garcia, Auteur . - pp. 638-642.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 638-642
Mots-clés : Density flows Gravity currents Initial mixing coefficient Plunge condition Plunging flows 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 : A dense inflow from a river into a lake or reservoir initiates gravity currents through a plunging process with intense mixing. The classic two-control-volume theory for the analysis of plunging phenomena has been recently corrected. In particular, the design of one of the two control volumes does not follow physical principles and has undesirable implications. Herein, a generalized theoretical framework is developed for the analysis of plunging flows. Two general cases are considered to clarify the effects of the bottom slope and the inflow densimetric Froude number on the plunge condition. It is demonstrated that the relations between the dimensionless parameters characterizing the plunging phenomena in these two cases are generically different. The present theory is compared with the two-control-volume theory, the latter of which only partially explains the influence of the inflow densimetric Froude number. Good agreement between the present theory and reported data is found.
L'arrivée dense d'une rivière dans un lac ou un réservoir engendre des courants de densité par un processus de plongée avec un mélange intense. La théorie classique de deux volumes de contrôle pour l'analyse des phénomènes de plongées a été récemment corrigée. En particulier, la conception de l'un des deux volumes de contrôle ne suit pas les principes physiques et a des conséquences indésirables. Ici, un cadre théorique généralisé est conçu pour l'analyse des courants de plongée. Deux cas généraux sont considérés pour clarifier les effets de la pente du fond et le nombre de Froude densimétrique de l'affluent sur la condition de plongée. Il est démontré que les relations entre les paramètres sans dimension caractérisant les phénomènes de plongées dans ces deux cas sont différentes de façon générique. La théorie actuelle est comparée avec la théorie des deux volumes de contrôle, la dernière explique seulement partiellement l'influence du nombre de Froude densimétrique affluent. On trouve un bon d'accord entre la théorie actuelle et les données signalées.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 643-655
Titre : Scalar flux modeling of solute transport in open channel flows: numerical tests and effects of secondary currents Titre original : Modélisation du transport scalaire d'un soluté en canal: tests numériques et effets des courants secondaires Type de document : texte imprimé Auteurs : Kang, Hyeongsik, Auteur ; Choi, Sung-Uk, Auteur Article en page(s) : pp. 643-655 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Open channel flow Reynolds flux Scalar flux model Secondary currents Solute transport 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 : Numerical experiments involving various algebraic scalar flux models for solute transport in open channel flows are presented. Five algebraic scalar flux models including these of Daly and Harlow, Abe and Suga, Suga and Abe, Sommer and So, and Wikstrom et al. are tested. For the flow computation, a Reynolds stress model is used. The models are applied to laboratory experiments of solute transport in rectangular and compound open channel flows. The performance of each model is evaluated both qualitatively and quantitatively. It is found that Daly and Harlow's model, although simple, predicts the solute transport most accurately. Further, with reference to the simulation results, the roles of the Reynolds fluxes and secondary currents in the solute transport equation are investigated. It is found that the Reynolds fluxes and secondary currents reduce and move the peak concentration, respectively.
Des expériences numériques impliquant différents modèles de transport scalaire algébrique pour le transport de soluté en canal sont présentées. Cinq modèles de transport scalaire algébriques, comprenant ceux de Daly et Harlow, Abe et Suga, Suga et Abe, Sommer et so, et Wikstrom et al. sont testés. Pour le calcul du débit, un modèle de contraintes de Reynolds est utilisé. Les modèles sont appliqués aux expériences de laboratoire de transport de soluté en canal rectangulaire composé. Les performances de chaque modèle sont évaluées à la fois qualitativement et quantitativement. Il se trouve que le modèle de Daly et Harlow, bien que simple, prédit le transport de soluté avec le plus de précision. En outre, dans les résultats de simulation, les rôles de transfert de Reynolds et de courants secondaires dans l'équation de transport de soluté sont examinés. Il est constaté qu'ils réduisent et déplacent la concentration maximale, respectivement.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Scalar flux modeling of solute transport in open channel flows: numerical tests and effects of secondary currents = Modélisation du transport scalaire d'un soluté en canal: tests numériques et effets des courants secondaires [texte imprimé] / Kang, Hyeongsik, Auteur ; Choi, Sung-Uk, Auteur . - pp. 643-655.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 643-655
Mots-clés : Open channel flow Reynolds flux Scalar flux model Secondary currents Solute transport 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 : Numerical experiments involving various algebraic scalar flux models for solute transport in open channel flows are presented. Five algebraic scalar flux models including these of Daly and Harlow, Abe and Suga, Suga and Abe, Sommer and So, and Wikstrom et al. are tested. For the flow computation, a Reynolds stress model is used. The models are applied to laboratory experiments of solute transport in rectangular and compound open channel flows. The performance of each model is evaluated both qualitatively and quantitatively. It is found that Daly and Harlow's model, although simple, predicts the solute transport most accurately. Further, with reference to the simulation results, the roles of the Reynolds fluxes and secondary currents in the solute transport equation are investigated. It is found that the Reynolds fluxes and secondary currents reduce and move the peak concentration, respectively.
Des expériences numériques impliquant différents modèles de transport scalaire algébrique pour le transport de soluté en canal sont présentées. Cinq modèles de transport scalaire algébriques, comprenant ceux de Daly et Harlow, Abe et Suga, Suga et Abe, Sommer et so, et Wikstrom et al. sont testés. Pour le calcul du débit, un modèle de contraintes de Reynolds est utilisé. Les modèles sont appliqués aux expériences de laboratoire de transport de soluté en canal rectangulaire composé. Les performances de chaque modèle sont évaluées à la fois qualitativement et quantitativement. Il se trouve que le modèle de Daly et Harlow, bien que simple, prédit le transport de soluté avec le plus de précision. En outre, dans les résultats de simulation, les rôles de transfert de Reynolds et de courants secondaires dans l'équation de transport de soluté sont examinés. Il est constaté qu'ils réduisent et déplacent la concentration maximale, respectivement.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 656-665
Titre : Application of ant colony optimization to optimal design of open channels Titre original : Application de l'optimisation des colonies de fourmis à la conception optimale des canaux Type de document : texte imprimé Auteurs : Vahid Nourani, Auteur ; Siamak Talatahari, Auteur ; Parviz Monadjemi, Auteur Article en page(s) : pp. 656-665 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Ant colony approach Design Meta-heuristic method Open channel Optimization 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 : Artificial open channels are expensive infrastructure in terms of material, construction and maintenance and application of optimization models has a great role in minimizing their cost. Two optimization approaches for the cross-sectional design are compared. In the first stage, an equivalent roughness coefficient is considered without any sectional division according to the Manning equation. Then, in the second stage, the horizontal velocity variation over the cross-section is taken into account by dividing the channel into three segments. Both, ant colony optimization, as a new heuristic approach, and the genetic algorithm method have been used to solve the non-linear optimization problem. Considering the obtained results for different design variables, the optimal and appropriate cross-section is proposed for composite trapezoidal open channels by the second model by considering horizontal velocity variation. Furthermore, the efficiency and capability of the ant colony optimization are examined to solve and analyze the optimal design models.
Les canaux artificiels sont des infrastructures onéreuses en termes de matériaux, construction et maintenance et l'application de modèles d'optimisation a un grand rôle pour réduire leurs coûts. Deux approches d'optimisation pour la conception des sections transversales sont comparées. Dans la première étape, un coefficient de rugosité équivalente est considéré sur toute la section selon l'équation de Manning. Puis, dans la deuxième étape, la variation de vitesse horizontale sur la section transversale est prise en compte en divisant le canal en trois segments. On a utilisé la fois, l'optimisation de colonie de fourmi, comme nouvelle approche heuristique et la méthode d'algorithme génétique pour résoudre le problème d'optimisation non linéaire. Considérant les résultats obtenus pour les différentes variables de conception, la section transversale optimale et appropriée est proposée pour les canaux trapézoïdaux composites par le second modèle en examinant les variations de vitesse horizontale. On examine en outre, l'efficacité et la capacité de l'optimisation de colonie de fourmi pour résoudre et analyser les modèles de conception optimale.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Application of ant colony optimization to optimal design of open channels = Application de l'optimisation des colonies de fourmis à la conception optimale des canaux [texte imprimé] / Vahid Nourani, Auteur ; Siamak Talatahari, Auteur ; Parviz Monadjemi, Auteur . - pp. 656-665.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 656-665
Mots-clés : Ant colony approach Design Meta-heuristic method Open channel Optimization 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 : Artificial open channels are expensive infrastructure in terms of material, construction and maintenance and application of optimization models has a great role in minimizing their cost. Two optimization approaches for the cross-sectional design are compared. In the first stage, an equivalent roughness coefficient is considered without any sectional division according to the Manning equation. Then, in the second stage, the horizontal velocity variation over the cross-section is taken into account by dividing the channel into three segments. Both, ant colony optimization, as a new heuristic approach, and the genetic algorithm method have been used to solve the non-linear optimization problem. Considering the obtained results for different design variables, the optimal and appropriate cross-section is proposed for composite trapezoidal open channels by the second model by considering horizontal velocity variation. Furthermore, the efficiency and capability of the ant colony optimization are examined to solve and analyze the optimal design models.
Les canaux artificiels sont des infrastructures onéreuses en termes de matériaux, construction et maintenance et l'application de modèles d'optimisation a un grand rôle pour réduire leurs coûts. Deux approches d'optimisation pour la conception des sections transversales sont comparées. Dans la première étape, un coefficient de rugosité équivalente est considéré sur toute la section selon l'équation de Manning. Puis, dans la deuxième étape, la variation de vitesse horizontale sur la section transversale est prise en compte en divisant le canal en trois segments. On a utilisé la fois, l'optimisation de colonie de fourmi, comme nouvelle approche heuristique et la méthode d'algorithme génétique pour résoudre le problème d'optimisation non linéaire. Considérant les résultats obtenus pour les différentes variables de conception, la section transversale optimale et appropriée est proposée pour les canaux trapézoïdaux composites par le second modèle en examinant les variations de vitesse horizontale. On examine en outre, l'efficacité et la capacité de l'optimisation de colonie de fourmi pour résoudre et analyser les modèles de conception optimale.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 666-669
Titre : Simplified theory of Archimedean screws Titre original : Théorie simplifiée de la vis d'Archimède Type de document : texte imprimé Auteurs : Gerald Muller, Auteur ; James Senior, Auteur Article en page(s) : pp. 666-669 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Archimedean screw Hydraulic screw Hydropower converter Low head hydropower Theory 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 : The Archimedean screw pump is one of the oldest hydraulic machines. Today, it is employed in pumping as well as - operating in reverse - in an energy conversion role. Despite its age, no consistent theory links the screw’s geometry with its mechanical efficiency. Based on geometrical parameters and an idealised energy conversion process for one turn of the helix, a theoretical model is developed and compared with experimental results. Theoretical maximum efficiencies were found to be a function of the screw’s geometry and matched reported experimental results well. The statement that the efficiency of a screw is a function of losses only could not be confirmed.
La pompe à vis d'Archimède est l'une des machines hydrauliques les plus anciennes. Aujourd'hui, elle est utilisée en pompage et également -en fonctionnement inverse-dans un rôle de conversion d'énergie. En dépit de son âge, aucune théorie établie ne lie la géométrie de la vis à ses performances mécaniques. Sur la base des paramètres géométriques et d'un processus idéalisé de conversion d'énergie pour un tour de la spirale, un modèle théorique est développé et comparé aux résultats expérimentaux. Les rendements maxima théoriques se sont avérés être fonction de la géométrie de la vis et bien concorder avec des résultats expérimentaux. L'idée que le rendement d'une vis est seulement fonction des pertes ne serait pas confirmée.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Simplified theory of Archimedean screws = Théorie simplifiée de la vis d'Archimède [texte imprimé] / Gerald Muller, Auteur ; James Senior, Auteur . - pp. 666-669.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 666-669
Mots-clés : Archimedean screw Hydraulic screw Hydropower converter Low head hydropower Theory 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 : The Archimedean screw pump is one of the oldest hydraulic machines. Today, it is employed in pumping as well as - operating in reverse - in an energy conversion role. Despite its age, no consistent theory links the screw’s geometry with its mechanical efficiency. Based on geometrical parameters and an idealised energy conversion process for one turn of the helix, a theoretical model is developed and compared with experimental results. Theoretical maximum efficiencies were found to be a function of the screw’s geometry and matched reported experimental results well. The statement that the efficiency of a screw is a function of losses only could not be confirmed.
La pompe à vis d'Archimède est l'une des machines hydrauliques les plus anciennes. Aujourd'hui, elle est utilisée en pompage et également -en fonctionnement inverse-dans un rôle de conversion d'énergie. En dépit de son âge, aucune théorie établie ne lie la géométrie de la vis à ses performances mécaniques. Sur la base des paramètres géométriques et d'un processus idéalisé de conversion d'énergie pour un tour de la spirale, un modèle théorique est développé et comparé aux résultats expérimentaux. Les rendements maxima théoriques se sont avérés être fonction de la géométrie de la vis et bien concorder avec des résultats expérimentaux. L'idée que le rendement d'une vis est seulement fonction des pertes ne serait pas confirmée.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 670-675
Titre : 3D modeling of non-uniform sediment transport in a channel bend with unsteady flow Titre original : Modélisation 3D du transport de sédiment non-uniforme dans une courbure de canal en écoulement variable Type de document : texte imprimé Auteurs : Tim Fischer-Antze, Auteur ; Nils Ruther, Auteur ; Nils R. B. Olsen, Auteur Article en page(s) : pp. 670-675 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : CFD Channel bend Channel morphology Grain sorting Helical flow Particle interaction Sediment transport 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 : A fully three-dimensional non-hydrostatic model was applied to compute the water flow and morphodynamic processes in a laboratory flume. The experiments provided data for bed deformation and grain sorting processes in a 180° channel bend. The data were used to investigate the performance of different sediment transport approaches. The original van Rijn formula for uniform sediments was compared with two advanced nonuniform sediment formulas that considered the interaction between individual grain sizes by defining hiding-exposure approaches. The results showed that the default configuration of the model was able to predict bed deformations and grain sorting processes with satisfying magnitude and trend. However, the default approach considerably overestimated the bar evolution. The computed results improved significantly when applying any of the introduced hiding-exposure approaches, representing better the physical mechanisms of the hiding-exposure effect. This study shows that the present numerical model is able to predict the morphodynamic bed changes in a flume of nonuniform sediments with good agreement if appropriate sediment formulations are used.
Un modèle non-hydrostatique entièrement tridimensionnel a été appliqué pour calculer l'écoulement de l'eau et les processus morphodynamiques dans un canal de laboratoire. Les expériences ont fourni des données pour la déformation de lit et les processus de triage de grain dans une courbure du canal à 180°. Les données ont été utilisées pour étudier les performances de différentes approches du transport de sédiment. La formule originale de Van Rijn pour les sédiments uniformes a été comparée à deux formules avancées pour les sédiments non-uniformes qui considèrent l'interaction entre différentes tailles de grain en définissant des approches masquage-exposition. Les résultats ont prouvé que la configuration par défaut du modèle pouvait prévoir les déformations de lit et le triage granulométrique avec des tendances et ordres de grandeur satisfaisants. Cependant, l'approche par défaut a considérablement surestimé l'évolution de barre. Les résultats calculés ont été nettement améliorés en appliquant l'une ou l'autre des nouvelles approches introduites, qui prennent mieux en compte les mécanismes physiques de masquage-exposition. Cette étude prouve que le modèle numérique actuel peut prévoir correctement les évolutions morphodynamiques de lit dans une canalisation avec sédiments non-uniformes si l'on emploie des formulations appropriées aux sédiments.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] 3D modeling of non-uniform sediment transport in a channel bend with unsteady flow = Modélisation 3D du transport de sédiment non-uniforme dans une courbure de canal en écoulement variable [texte imprimé] / Tim Fischer-Antze, Auteur ; Nils Ruther, Auteur ; Nils R. B. Olsen, Auteur . - pp. 670-675.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 670-675
Mots-clés : CFD Channel bend Channel morphology Grain sorting Helical flow Particle interaction Sediment transport 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 : A fully three-dimensional non-hydrostatic model was applied to compute the water flow and morphodynamic processes in a laboratory flume. The experiments provided data for bed deformation and grain sorting processes in a 180° channel bend. The data were used to investigate the performance of different sediment transport approaches. The original van Rijn formula for uniform sediments was compared with two advanced nonuniform sediment formulas that considered the interaction between individual grain sizes by defining hiding-exposure approaches. The results showed that the default configuration of the model was able to predict bed deformations and grain sorting processes with satisfying magnitude and trend. However, the default approach considerably overestimated the bar evolution. The computed results improved significantly when applying any of the introduced hiding-exposure approaches, representing better the physical mechanisms of the hiding-exposure effect. This study shows that the present numerical model is able to predict the morphodynamic bed changes in a flume of nonuniform sediments with good agreement if appropriate sediment formulations are used.
Un modèle non-hydrostatique entièrement tridimensionnel a été appliqué pour calculer l'écoulement de l'eau et les processus morphodynamiques dans un canal de laboratoire. Les expériences ont fourni des données pour la déformation de lit et les processus de triage de grain dans une courbure du canal à 180°. Les données ont été utilisées pour étudier les performances de différentes approches du transport de sédiment. La formule originale de Van Rijn pour les sédiments uniformes a été comparée à deux formules avancées pour les sédiments non-uniformes qui considèrent l'interaction entre différentes tailles de grain en définissant des approches masquage-exposition. Les résultats ont prouvé que la configuration par défaut du modèle pouvait prévoir les déformations de lit et le triage granulométrique avec des tendances et ordres de grandeur satisfaisants. Cependant, l'approche par défaut a considérablement surestimé l'évolution de barre. Les résultats calculés ont été nettement améliorés en appliquant l'une ou l'autre des nouvelles approches introduites, qui prennent mieux en compte les mécanismes physiques de masquage-exposition. Cette étude prouve que le modèle numérique actuel peut prévoir correctement les évolutions morphodynamiques de lit dans une canalisation avec sédiments non-uniformes si l'on emploie des formulations appropriées aux sédiments.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 676-680
Titre : A model of average velocity in oscillating turbulent boundary layers Titre original : Un modèle de la vitesse moyenne dans des couches limites turbulentes en oscillation Type de document : texte imprimé Auteurs : Jaak Heinloo, Auteur ; Aleksander Toompuu, Auteur Article en page(s) : pp. 676-680 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Analytical solution Mathematical modeling Oscillatory boundary layer Rotational viscosity Turbulence 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 : A model to calculate the vertical distribution of the average velocity in the oscillating turbulent boundary layer forced by the overlaying oscillating free flow is discussed. The model is founded on the Rotationally Anisotropic Turbulence theory. The oscillating boundary layer is treated within the approximation of average velocity depending on the time and vertical coordinate only. The description results in an analytical expression for the flow velocity analogous to the expression for the flow velocity in the boundary layer of oscillating pipe flow. The resulting expressions for the vertical velocity profile are compared with respective laboratory data obtained in two tests of an oscillatory water tunnel experiment. It is shown that similar to the description of oscillating flow in tubes, the outcome of the suggested model with the appropriate values of the model parameters matches the measured velocity data reasonably well.
Un modèle est traité ici pour calculer la distribution verticale de la vitesse moyenne dans la couche limite turbulente mise en oscillation forcée pai l'oscillation libre d'une couche supérieure. Le modèle est fondé sur la théorie de la turbulence anisotrope rotationnelle. La couche limite en oscillatior est traitée avec une approximation de la vitesse moyenne dépendant seulement du temps et de la coordonnée verticale. Il en résulte une expressior analytique de la vitesse analogue à celle de la vitesse de la couche limite oscillante dans un tuyau. Les expressions résultantes pour le profil vertical de vitesse sont comparées aux données obtenues respectivement dans deux tests expérimentaux de tunnel en eau oscillant. On montre que, comme la description de l'écoulement oscillant dans les tubes, les résultats du modèle suggéré, avec les valeurs appropriées des paramètres, concordent raisonnablement avec les données de vitesses mesurées.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] A model of average velocity in oscillating turbulent boundary layers = Un modèle de la vitesse moyenne dans des couches limites turbulentes en oscillation [texte imprimé] / Jaak Heinloo, Auteur ; Aleksander Toompuu, Auteur . - pp. 676-680.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 5 (2009) . - pp. 676-680
Mots-clés : Analytical solution Mathematical modeling Oscillatory boundary layer Rotational viscosity Turbulence 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 : A model to calculate the vertical distribution of the average velocity in the oscillating turbulent boundary layer forced by the overlaying oscillating free flow is discussed. The model is founded on the Rotationally Anisotropic Turbulence theory. The oscillating boundary layer is treated within the approximation of average velocity depending on the time and vertical coordinate only. The description results in an analytical expression for the flow velocity analogous to the expression for the flow velocity in the boundary layer of oscillating pipe flow. The resulting expressions for the vertical velocity profile are compared with respective laboratory data obtained in two tests of an oscillatory water tunnel experiment. It is shown that similar to the description of oscillating flow in tubes, the outcome of the suggested model with the appropriate values of the model parameters matches the measured velocity data reasonably well.
Un modèle est traité ici pour calculer la distribution verticale de la vitesse moyenne dans la couche limite turbulente mise en oscillation forcée pai l'oscillation libre d'une couche supérieure. Le modèle est fondé sur la théorie de la turbulence anisotrope rotationnelle. La couche limite en oscillatior est traitée avec une approximation de la vitesse moyenne dépendant seulement du temps et de la coordonnée verticale. Il en résulte une expressior analytique de la vitesse analogue à celle de la vitesse de la couche limite oscillante dans un tuyau. Les expressions résultantes pour le profil vertical de vitesse sont comparées aux données obtenues respectivement dans deux tests expérimentaux de tunnel en eau oscillant. On montre que, comme la description de l'écoulement oscillant dans les tubes, les résultats du modèle suggéré, avec les valeurs appropriées des paramètres, concordent raisonnablement avec les données de vitesses mesurées.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
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