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Ajouter le résultat dans votre panierDrag coefficient of unsubmerged rigid vegetation stems in open channel flows / Umesh C. Kothyari in Journal of hydraulic research, Vol. 47 N° 6 (2009)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 691-699
Titre : Drag coefficient of unsubmerged rigid vegetation stems in open channel flows Titre original : Coefficient de traînée d'une végétation de tiges rides non submergées en canal ouvert Type de document : texte imprimé Auteurs : Umesh C. Kothyari, Auteur ; Kenjirou Hayashi, Auteur ; Haruyuki Hashimoto, Auteur Article en page(s) : pp. 691-699 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bed particle resistance Channel flow Drag coefficient Drag force Load cell Stem resistance Vegetation 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 : Results of an experimental study on the drag force measurement involving a single stem kept in a channel flow stem array are presented. The data collected herein and those from literature indicate that the stem drag coefficient logarithmically increases with the areal stem density. The stem Reynolds number is noticed to have only a small effect on the stem drag coefficient which was however found to depend on the stem staggering pattern. The drag coefficient is less influenced by the Froude number in subcritical flows but it decreases with the Froude number in supercritical flows. New relationships are proposed for the stem drag coefficient which appears useful in partitioning the total flow resistance of vegetated bed streams into the stem and the bed particle resistances. The bed particle resistance applies to sediment transport through such vegetated flows for which the average flow velocity is available.
On présente les résultats d'une étude expérimentale sur la mesure de la force de traînée impliquant une tige unique prise dans un réseau de tiges en canal. Les données recueillies dans le présent document et celles de la littérature indiquent que le coefficient de traînée croît de façon logarithmique avec la densité surfacique de tige. On note que le nombre de Reynolds de la tige n'a que peu d'influence sur son coefficient de traînée; celui-ci dépend par contre de la disposition décalée des tiges. Le coefficient de traînée est moins influencé par le nombre de Froude dans les écoulements en régime fluvial, mais il décroît avec le nombre de Froude dans les écoulements torrentiels. De nouvelles relations sont proposées pour le coefficient de traînée de tige; elles se révèlent utiles, dans le partitionnement de la résistance à l'écoulement des lits avec végétation, entre les résistances dues respectivement aux tiges et aux particules de lit. La résistance des particules de lit s'applique au transport de sédiments à travers ces écoulements avec végétation pour lesquels la vitesse moyenne est disponible.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Drag coefficient of unsubmerged rigid vegetation stems in open channel flows = Coefficient de traînée d'une végétation de tiges rides non submergées en canal ouvert [texte imprimé] / Umesh C. Kothyari, Auteur ; Kenjirou Hayashi, Auteur ; Haruyuki Hashimoto, Auteur . - pp. 691-699.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 691-699
Mots-clés : Bed particle resistance Channel flow Drag coefficient Drag force Load cell Stem resistance Vegetation 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 : Results of an experimental study on the drag force measurement involving a single stem kept in a channel flow stem array are presented. The data collected herein and those from literature indicate that the stem drag coefficient logarithmically increases with the areal stem density. The stem Reynolds number is noticed to have only a small effect on the stem drag coefficient which was however found to depend on the stem staggering pattern. The drag coefficient is less influenced by the Froude number in subcritical flows but it decreases with the Froude number in supercritical flows. New relationships are proposed for the stem drag coefficient which appears useful in partitioning the total flow resistance of vegetated bed streams into the stem and the bed particle resistances. The bed particle resistance applies to sediment transport through such vegetated flows for which the average flow velocity is available.
On présente les résultats d'une étude expérimentale sur la mesure de la force de traînée impliquant une tige unique prise dans un réseau de tiges en canal. Les données recueillies dans le présent document et celles de la littérature indiquent que le coefficient de traînée croît de façon logarithmique avec la densité surfacique de tige. On note que le nombre de Reynolds de la tige n'a que peu d'influence sur son coefficient de traînée; celui-ci dépend par contre de la disposition décalée des tiges. Le coefficient de traînée est moins influencé par le nombre de Froude dans les écoulements en régime fluvial, mais il décroît avec le nombre de Froude dans les écoulements torrentiels. De nouvelles relations sont proposées pour le coefficient de traînée de tige; elles se révèlent utiles, dans le partitionnement de la résistance à l'écoulement des lits avec végétation, entre les résistances dues respectivement aux tiges et aux particules de lit. La résistance des particules de lit s'applique au transport de sédiments à travers ces écoulements avec végétation pour lesquels la vitesse moyenne est disponible.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 700-710
Titre : Effect of tall vegetation on sediment transport by channel flows Titre original : Effet d'une végétation haute sur le transport des sédiments en canal Type de document : texte imprimé Auteurs : Umesh C. Kothyari, Auteur ; Haruyuki Hashimoto, Auteur ; Kenjirou Hayashi, Auteur Article en page(s) : pp. 700-710 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bed load Drag Effective shear stress Sediment Stem Vegetation 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 : Results of an experimental study on sediment transport by channel flows with tall rigid stems are presented. The experiments were conducted for various stem areal densities, channel slopes and sediment sizes with uniformly distributed unsubmerged cylindrical rigid stems forming a regular square staggering pattern in plan. The rates of sediment transport in the presence of simulated vegetated surfaces were observed to be significantly smaller than those without the vegetation. A method is proposed to determine the effective (grain) shear stress in presence of vegetation under the condition that the apparent shear stress is available from easily measurable flow parameters. The present data along with literature data are used for quantification of the reduction in the rate of sediment transport by the rigid tall stems. The grain shear stress rather than the apparent shear stress is observed to better describe the variations in the rate of sediment transport by vegetated flows.
Les résultats d'une étude expérimentale sur le transport de sédiments en canal avec de hautes tiges rigides sont présentés. Les expériences ont été menées pour différentes densités spatiales de tiges, pentes de canal et tailles de sédiments avec des tiges émergentes cylindriques rigides uniformément distribuées formant en plan un réseau de carrés réguliers en quinconce. Les taux de transport de sédiments que l'on observe en présence des surfaces de végétation simulée sont considérablement plus faibles que ceux sans la végétation. Une méthode est proposée afin de déterminer le cisaillement efficace (de grain) en présence de végétation à condition que le cisaillement apparent soit disponible à partir des paramètres de l'écoulement facilement mesurables. Les données présentes ainsi que les données de la littérature sont utilisées pour quantifier la réduction du transport de sédiments par les tiges hautes rigides. On observe que le cisaillement de grain est plus adapté que le cisaillement apparent pour décrire les variations du transport de sédiments en écoulements avec végétation.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Effect of tall vegetation on sediment transport by channel flows = Effet d'une végétation haute sur le transport des sédiments en canal [texte imprimé] / Umesh C. Kothyari, Auteur ; Haruyuki Hashimoto, Auteur ; Kenjirou Hayashi, Auteur . - pp. 700-710.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 700-710
Mots-clés : Bed load Drag Effective shear stress Sediment Stem Vegetation 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 : Results of an experimental study on sediment transport by channel flows with tall rigid stems are presented. The experiments were conducted for various stem areal densities, channel slopes and sediment sizes with uniformly distributed unsubmerged cylindrical rigid stems forming a regular square staggering pattern in plan. The rates of sediment transport in the presence of simulated vegetated surfaces were observed to be significantly smaller than those without the vegetation. A method is proposed to determine the effective (grain) shear stress in presence of vegetation under the condition that the apparent shear stress is available from easily measurable flow parameters. The present data along with literature data are used for quantification of the reduction in the rate of sediment transport by the rigid tall stems. The grain shear stress rather than the apparent shear stress is observed to better describe the variations in the rate of sediment transport by vegetated flows.
Les résultats d'une étude expérimentale sur le transport de sédiments en canal avec de hautes tiges rigides sont présentés. Les expériences ont été menées pour différentes densités spatiales de tiges, pentes de canal et tailles de sédiments avec des tiges émergentes cylindriques rigides uniformément distribuées formant en plan un réseau de carrés réguliers en quinconce. Les taux de transport de sédiments que l'on observe en présence des surfaces de végétation simulée sont considérablement plus faibles que ceux sans la végétation. Une méthode est proposée afin de déterminer le cisaillement efficace (de grain) en présence de végétation à condition que le cisaillement apparent soit disponible à partir des paramètres de l'écoulement facilement mesurables. Les données présentes ainsi que les données de la littérature sont utilisées pour quantifier la réduction du transport de sédiments par les tiges hautes rigides. On observe que le cisaillement de grain est plus adapté que le cisaillement apparent pour décrire les variations du transport de sédiments en écoulements avec végétation.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 711-715
Titre : Entrainment of floating granules behind a barrier Titre original : Entraînement de granules flottants derrière une barrière Type de document : texte imprimé Auteurs : Azin Amini, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Anton J. Schleiss, Auteur Article en page(s) : pp. 711-715 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Critical shear stress Floating granule Interfacial shear Multiphase model Pollution Retaining barrier Shields diagram 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 : To simulate the retaining capacity of an oil barrier in an uniform flow field, experiments were carried out in a laboratory flume at Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Laboratory of Hydraulic Constructions (LCH) by using Light Expanded Clay Aggregates (LECA) and plastic particles. It was demonstrated that under appropriate assumptions for the effects of buoyancy and gravity forces, the Shields approach is suitable to predict both the entrainment of suspended granules behind a barrier and the start of leakage underneath. The phenomenon was also simulated numerically with a multiphase model using a CFD code, Fluent, and the results were compared to those of the physical experiments. The “Eulerian model” multiphase model of FLUENT was selected to simulate the phenomenon. The numerical model successfully predicts the evolution of the slick shape behind the barrier for various flow conditions. The amount of LECA that leaked from the barrier agreed well with the experimental observations.
Pour simuler la capacité de fixation d'une barrière à huile dans un écoulement uniforme, des expériences ont été effectuées dans un canal de laboratoire à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Laboratoire de Constructions Hydrauliques (LCH) en utilisant des Light Expanded Clay Agrégats (LECA) et des particules en plastique. Il a été démontré que dans le cadre d'hypothèses appropriées pour les effets de flottabilité et les forces de gravité, l'approche de Shields permet de prédire tant l'entraînement de granulés en suspension derrière une barrière que le début de fuite par en dessous. Le phénomène a été également simulé numériquement avec un modèle multiphase utilisant le code de CFD Fluent, et les résultats ont été comparés à ceux des expériences physiques. Le "modèle Eulerien" multiphase de FLUENT a été sélectionné pour simuler le phénomène. Le modèle numérique prédit avec succès l'évolution de la forme de la nappe derrière la barrière pour différentes conditions d'écoulement. Le montant de LECA qui a fuit de la barrière correspondait bien avec les observations expérimentales.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Entrainment of floating granules behind a barrier = Entraînement de granules flottants derrière une barrière [texte imprimé] / Azin Amini, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Anton J. Schleiss, Auteur . - pp. 711-715.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 711-715
Mots-clés : Critical shear stress Floating granule Interfacial shear Multiphase model Pollution Retaining barrier Shields diagram 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 : To simulate the retaining capacity of an oil barrier in an uniform flow field, experiments were carried out in a laboratory flume at Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Laboratory of Hydraulic Constructions (LCH) by using Light Expanded Clay Aggregates (LECA) and plastic particles. It was demonstrated that under appropriate assumptions for the effects of buoyancy and gravity forces, the Shields approach is suitable to predict both the entrainment of suspended granules behind a barrier and the start of leakage underneath. The phenomenon was also simulated numerically with a multiphase model using a CFD code, Fluent, and the results were compared to those of the physical experiments. The “Eulerian model” multiphase model of FLUENT was selected to simulate the phenomenon. The numerical model successfully predicts the evolution of the slick shape behind the barrier for various flow conditions. The amount of LECA that leaked from the barrier agreed well with the experimental observations.
Pour simuler la capacité de fixation d'une barrière à huile dans un écoulement uniforme, des expériences ont été effectuées dans un canal de laboratoire à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Laboratoire de Constructions Hydrauliques (LCH) en utilisant des Light Expanded Clay Agrégats (LECA) et des particules en plastique. Il a été démontré que dans le cadre d'hypothèses appropriées pour les effets de flottabilité et les forces de gravité, l'approche de Shields permet de prédire tant l'entraînement de granulés en suspension derrière une barrière que le début de fuite par en dessous. Le phénomène a été également simulé numériquement avec un modèle multiphase utilisant le code de CFD Fluent, et les résultats ont été comparés à ceux des expériences physiques. Le "modèle Eulerien" multiphase de FLUENT a été sélectionné pour simuler le phénomène. Le modèle numérique prédit avec succès l'évolution de la forme de la nappe derrière la barrière pour différentes conditions d'écoulement. Le montant de LECA qui a fuit de la barrière correspondait bien avec les observations expérimentales.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 716-726
Titre : Application of the Shiono and Knight Method in compound channels with non-prismatic floodplains Titre original : Aplication de la méthode de Shiono et Knight canaux composés avec plaines d'inondation non prismatiques Type de document : texte imprimé Auteurs : Bahram Rezaei, Auteur ; Donald W. Knight, Auteur Article en page(s) : pp. 716-726 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Boundary shear stress Depth-averaged velocity Lateral distribution method Non-prismatic compound channel Shiono and Knight method 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 Shiono and Knight Method (SKM) is known as a capable tool to model flow in prismatic compound channels. This research explores whether SKM can be used to predict depth-averaged velocity and boundary shear stress in compound channels with non-prismatic floodplains. For this reason SKM was modified and used in combination with an extensive experimental data set of depth-averaged velocity and boundary shear stress measurement to investigate the issue over three various floodplain converging angles and relative depths. The modeling results indicate a good agreement between the experimental data and the modified SKM. Also, based on the momentum balance and using the experimental data on compound channel with non-prismatic floodplains lateral variations of the depth-averaged apparent shear stress, the Reynolds shear stress, and the secondary flow were investigated. The results reveal that the Reynolds shear stress is significant at the interface between the main channel and floodplains and secondary flow has linear variation.
La méthode de Shiono et Knight (SKM) est connue comme un outil capable de modéliser les écoulements dans les canaux composés prismatiques. La présente étude examine si cette méthode SKM peut être utilisée pour prédire la vitesse moyennée en profondeur et la contrainte de cisaillement aux frontières dans les canaux composés avec plaines d'inondation non-prismatiques. C'est la raison pour laquelle la méthode SKM a été modifiée et utilisée en combinaison avec un jeu complet de données expérimentales de vitesse moyennée en profondeur et de contrainte de cisaillement de frontière pour enquêter sur la question avec trois angles de convergence et profondeurs relatives différents de la plaine d'inondation. Les résultats de la modélisation indiquent un bon accord entre les données expérimentales et la méthode SKM modifiée. En outre, à partir de l'équilibrage des quantités de mouvement et sur la base des données expérimentales en canaux composés avec plaines d'inondation non-prismatiques, les variations latérales de la contrainte de cisaillement apparente moyennée en profondeur, la contrainte de Reynolds et l'écoulement secondaire ont fait l'objet d'une investigation. Les résultats révèlent que la contrainte de cisaillement de Reynolds est importante à l'interface entre le canal principal et les plaines d'inondation et que l'écoulement secondaire a une variation linéaire.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Application of the Shiono and Knight Method in compound channels with non-prismatic floodplains = Aplication de la méthode de Shiono et Knight canaux composés avec plaines d'inondation non prismatiques [texte imprimé] / Bahram Rezaei, Auteur ; Donald W. Knight, Auteur . - pp. 716-726.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 716-726
Mots-clés : Boundary shear stress Depth-averaged velocity Lateral distribution method Non-prismatic compound channel Shiono and Knight method 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 Shiono and Knight Method (SKM) is known as a capable tool to model flow in prismatic compound channels. This research explores whether SKM can be used to predict depth-averaged velocity and boundary shear stress in compound channels with non-prismatic floodplains. For this reason SKM was modified and used in combination with an extensive experimental data set of depth-averaged velocity and boundary shear stress measurement to investigate the issue over three various floodplain converging angles and relative depths. The modeling results indicate a good agreement between the experimental data and the modified SKM. Also, based on the momentum balance and using the experimental data on compound channel with non-prismatic floodplains lateral variations of the depth-averaged apparent shear stress, the Reynolds shear stress, and the secondary flow were investigated. The results reveal that the Reynolds shear stress is significant at the interface between the main channel and floodplains and secondary flow has linear variation.
La méthode de Shiono et Knight (SKM) est connue comme un outil capable de modéliser les écoulements dans les canaux composés prismatiques. La présente étude examine si cette méthode SKM peut être utilisée pour prédire la vitesse moyennée en profondeur et la contrainte de cisaillement aux frontières dans les canaux composés avec plaines d'inondation non-prismatiques. C'est la raison pour laquelle la méthode SKM a été modifiée et utilisée en combinaison avec un jeu complet de données expérimentales de vitesse moyennée en profondeur et de contrainte de cisaillement de frontière pour enquêter sur la question avec trois angles de convergence et profondeurs relatives différents de la plaine d'inondation. Les résultats de la modélisation indiquent un bon accord entre les données expérimentales et la méthode SKM modifiée. En outre, à partir de l'équilibrage des quantités de mouvement et sur la base des données expérimentales en canaux composés avec plaines d'inondation non-prismatiques, les variations latérales de la contrainte de cisaillement apparente moyennée en profondeur, la contrainte de Reynolds et l'écoulement secondaire ont fait l'objet d'une investigation. Les résultats révèlent que la contrainte de cisaillement de Reynolds est importante à l'interface entre le canal principal et les plaines d'inondation et que l'écoulement secondaire a une variation linéaire.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 727-743
Titre : Shallow turbulent wakes behind bed-mounted cylinders in open channels Titre original : Sillage peu profonds turbulents derrière des cylindres plantés dans des lits de cannaux à surface libre Type de document : texte imprimé Auteurs : Muhammad A. Faheem Sadeque, Auteur ; Nallamuthu Rajaratnam, Auteur ; Mark R. Loewen, Auteur Article en page(s) : pp. 727-743 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bed roughness Cylinder Open channel flow Turbulence Wake 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 : Flow patterns in the shallow turbulent near-wakes behind bed-mounted cylinders are investigated on smooth and rough beds. A wall wake analysis revealed that the flows in the region away from the bed are similar and well described by the plane wake equation. Wall wake similarity was also observed for turbulent kinetic energy and primary Reynolds stress for moderate to deeply submerged cylinders.Wake analyses in the horizontal plane revealed that similarity of mean velocity profiles across the flow exist in the near-wake region at all elevations for slightly submerged and surface piercing cylinders; and at all elevations below the object height close to moderate and deeply submerged cylinders. For slightly submerged and surface piercing cylinders similarity was observed in the near-wake region between the non-dimensional velocity profiles across the wake and the plane wake equation. However, the similarity of the velocity profiles improves if a modified transverse length scale is used for shallow near-wake
On étudie les configurations des sillages turbulents en eau peu profonde qui se forment à l'arrière de cylindres montés dans des lits lisses et rugueux. Une analyse des sillages de paroi a révélé que les écoulements dans la région éloignée du lit sont semblables et bien décrits par l'équation du sillage plan. La similitude avec le sillage de paroi a également été observée pour l'énergie cinétique turbulente et la contrainte de Reynolds primaire dans le cas de cylindres modérément ou profondément immergés. Les analyses du sillage en plan horizontal ont révélé qu'une similitude des profils transversaux de vitesse moyenne existe dans le sillage proche, à tous les niveaux pour les cylindres légèrement immergées ou dépassant la surface, et aux niveaux situés au-dessous de la hauteur de l'objet pour les cylindres modérément et profondément immergés. Pour les cylindres légèrement immergés ou dépassant la surface une similitude a été observée dans le sillage proche entre les profils de vitesse adimensionnels en travers du sillage et l'équation du sillage plan. Toutefois, la similitude des profils de vitesse s'améliore si une échelle de longueur transversale modifiée est utilisée pour les sillages proches en faible profondeur.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Shallow turbulent wakes behind bed-mounted cylinders in open channels = Sillage peu profonds turbulents derrière des cylindres plantés dans des lits de cannaux à surface libre [texte imprimé] / Muhammad A. Faheem Sadeque, Auteur ; Nallamuthu Rajaratnam, Auteur ; Mark R. Loewen, Auteur . - pp. 727-743.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 727-743
Mots-clés : Bed roughness Cylinder Open channel flow Turbulence Wake 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 : Flow patterns in the shallow turbulent near-wakes behind bed-mounted cylinders are investigated on smooth and rough beds. A wall wake analysis revealed that the flows in the region away from the bed are similar and well described by the plane wake equation. Wall wake similarity was also observed for turbulent kinetic energy and primary Reynolds stress for moderate to deeply submerged cylinders.Wake analyses in the horizontal plane revealed that similarity of mean velocity profiles across the flow exist in the near-wake region at all elevations for slightly submerged and surface piercing cylinders; and at all elevations below the object height close to moderate and deeply submerged cylinders. For slightly submerged and surface piercing cylinders similarity was observed in the near-wake region between the non-dimensional velocity profiles across the wake and the plane wake equation. However, the similarity of the velocity profiles improves if a modified transverse length scale is used for shallow near-wake
On étudie les configurations des sillages turbulents en eau peu profonde qui se forment à l'arrière de cylindres montés dans des lits lisses et rugueux. Une analyse des sillages de paroi a révélé que les écoulements dans la région éloignée du lit sont semblables et bien décrits par l'équation du sillage plan. La similitude avec le sillage de paroi a également été observée pour l'énergie cinétique turbulente et la contrainte de Reynolds primaire dans le cas de cylindres modérément ou profondément immergés. Les analyses du sillage en plan horizontal ont révélé qu'une similitude des profils transversaux de vitesse moyenne existe dans le sillage proche, à tous les niveaux pour les cylindres légèrement immergées ou dépassant la surface, et aux niveaux situés au-dessous de la hauteur de l'objet pour les cylindres modérément et profondément immergés. Pour les cylindres légèrement immergés ou dépassant la surface une similitude a été observée dans le sillage proche entre les profils de vitesse adimensionnels en travers du sillage et l'équation du sillage plan. Toutefois, la similitude des profils de vitesse s'améliore si une échelle de longueur transversale modifiée est utilisée pour les sillages proches en faible profondeur.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 744-754
Titre : Classical hydraulic jump: Basic flow features Titre original : Ressaut hydraulique classique: caractéristiques de base de l'écoulement Type de document : texte imprimé Auteurs : Oscar Castro-Orgaz, Auteur ; Willi H. Hager, Auteur Article en page(s) : pp. 744-754 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Critical flow Hydraulic jump Hydraulics Open channel flow Roller Transitional 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 : The dynamics of free surface flow is characterised by the so-called Froude number F, whose value F = 1 separates subcritical (F < 1) and supercritical (F > 1) flows. The transition from F < 1 to F > 1 is smooth and continuous, as observed in weir flow. However, the reverse transition from F > 1 to F < 1 is abrupt and discontinuous. In the present research the simplest approximation is proposed to describe hydraulic jump flow. The 2D flow features of the classical hydraulic jump are properly described and favorably compared with experimental data. Based on one-dimensional results, the hydraulic jump flow is rationally related to the critical flow condition and it is proved that the specific energy of the main flow reaches a minimum value at F = 1, whereas the total energy head decreases due to energy dissipation. Further results relate to the effects of air, and the non-uniform pressure and velocity distributions.
La dynamique des écoulements à surface libre est caractérisée par le dénommé nombre Froude F, dont la valeur F = 1 sépare le régime subcritique (F < 1) et supercritique (F > 1). La transition de F < 1 à F > 1 est lisse et continue, comme on l'observe dans les écoulements sur déversoir. Par contre, la transition inverse de F > 1 à F < 1 est brusque et discontinue. Dans la présente recherche l'approximation la plus simple est proposée pour décrire le ressaut hydraulique. Les caractéristiques de l'écoulement 2D du ressaut hydraulique classique sont correctement décrites et comparées avec succès aux données expérimentales. Basé sur les résultats unidimensionnels, le ressaut hydraulique est rationnellement lié à la condition d'écoulement critique et il est prouvé que l'énergie spécifique de l'écoulement principal atteint une valeur minimale à F = 1, tandis que la charge totale diminue à cause de la dissipation d'énergie. D'autres résultats concernent les effets de l'air, la pression non uniforme et les distributions de vitesse.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Classical hydraulic jump: Basic flow features = Ressaut hydraulique classique: caractéristiques de base de l'écoulement [texte imprimé] / Oscar Castro-Orgaz, Auteur ; Willi H. Hager, Auteur . - pp. 744-754.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 744-754
Mots-clés : Critical flow Hydraulic jump Hydraulics Open channel flow Roller Transitional 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 : The dynamics of free surface flow is characterised by the so-called Froude number F, whose value F = 1 separates subcritical (F < 1) and supercritical (F > 1) flows. The transition from F < 1 to F > 1 is smooth and continuous, as observed in weir flow. However, the reverse transition from F > 1 to F < 1 is abrupt and discontinuous. In the present research the simplest approximation is proposed to describe hydraulic jump flow. The 2D flow features of the classical hydraulic jump are properly described and favorably compared with experimental data. Based on one-dimensional results, the hydraulic jump flow is rationally related to the critical flow condition and it is proved that the specific energy of the main flow reaches a minimum value at F = 1, whereas the total energy head decreases due to energy dissipation. Further results relate to the effects of air, and the non-uniform pressure and velocity distributions.
La dynamique des écoulements à surface libre est caractérisée par le dénommé nombre Froude F, dont la valeur F = 1 sépare le régime subcritique (F < 1) et supercritique (F > 1). La transition de F < 1 à F > 1 est lisse et continue, comme on l'observe dans les écoulements sur déversoir. Par contre, la transition inverse de F > 1 à F < 1 est brusque et discontinue. Dans la présente recherche l'approximation la plus simple est proposée pour décrire le ressaut hydraulique. Les caractéristiques de l'écoulement 2D du ressaut hydraulique classique sont correctement décrites et comparées avec succès aux données expérimentales. Basé sur les résultats unidimensionnels, le ressaut hydraulique est rationnellement lié à la condition d'écoulement critique et il est prouvé que l'énergie spécifique de l'écoulement principal atteint une valeur minimale à F = 1, tandis que la charge totale diminue à cause de la dissipation d'énergie. D'autres résultats concernent les effets de l'air, la pression non uniforme et les distributions de vitesse.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 755-763
Titre : Flow resistance due to a single spur dike in an open channel Titre original : Résistance à l'écoulement d'un épi unique dans un écoulemnt à surface libre Type de document : texte imprimé Auteurs : Hossein Azinfar, Auteur ; James A. Kells, Auteur Article en page(s) : pp. 755-763 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Backwater effect Blockage Drag coefficient Flow resistance Spur dike 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 method for quantifying the flow resistance exerted due to a single spur dike located in an open channel is presented. The work was carried out in a rigid bed flume, with the model spur dike being simulated using various sizes of a rectangular plate. The drag force exerted by the spur dike plate for both submerged and un-submerged flow conditions was directly measured using a specially-designed apparatus and also by applying the momentum equation to a control volume that included the plate. The results indicate that an increase in the blockage due to the spur dike plate is the main parameter responsible for an increase in the spur dike drag coefficient, hence the associated flow resistance. Based on the present experimental results, relationships are given to estimate the backwater effect due to a single spur dike.
On présente une méthode pour quantifier la résistance exercée par un épi unique situé dans un canal ouvert. Les études ont été effectuées dans un canal à fond fixe, avec un épi simulé à l'aide d'une plaque rectangulaire de différentes tailles. La traînée exercée sur la plaque épi submergée ou non a été directement mesurée en utilisant un appareil spécialement conçu et également en appliquant l'équation des quantités de mouvement à un volume de contrôle incluant la plaque. Les résultats indiquent qu'une augmentation dans le blocage par la plaque épi est le principal paramètre responsable de l'augmentation de la traînée de l'épi, donc de l'augmentation de la résistance à l'écoulement. Basées sur les présents résultats expérimentaux, des relations sont données pour estimer l'effet d'un épi unique sur la ligne d'eau.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Flow resistance due to a single spur dike in an open channel = Résistance à l'écoulement d'un épi unique dans un écoulemnt à surface libre [texte imprimé] / Hossein Azinfar, Auteur ; James A. Kells, Auteur . - pp. 755-763.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 755-763
Mots-clés : Backwater effect Blockage Drag coefficient Flow resistance Spur dike 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 method for quantifying the flow resistance exerted due to a single spur dike located in an open channel is presented. The work was carried out in a rigid bed flume, with the model spur dike being simulated using various sizes of a rectangular plate. The drag force exerted by the spur dike plate for both submerged and un-submerged flow conditions was directly measured using a specially-designed apparatus and also by applying the momentum equation to a control volume that included the plate. The results indicate that an increase in the blockage due to the spur dike plate is the main parameter responsible for an increase in the spur dike drag coefficient, hence the associated flow resistance. Based on the present experimental results, relationships are given to estimate the backwater effect due to a single spur dike.
On présente une méthode pour quantifier la résistance exercée par un épi unique situé dans un canal ouvert. Les études ont été effectuées dans un canal à fond fixe, avec un épi simulé à l'aide d'une plaque rectangulaire de différentes tailles. La traînée exercée sur la plaque épi submergée ou non a été directement mesurée en utilisant un appareil spécialement conçu et également en appliquant l'équation des quantités de mouvement à un volume de contrôle incluant la plaque. Les résultats indiquent qu'une augmentation dans le blocage par la plaque épi est le principal paramètre responsable de l'augmentation de la traînée de l'épi, donc de l'augmentation de la résistance à l'écoulement. Basées sur les présents résultats expérimentaux, des relations sont données pour estimer l'effet d'un épi unique sur la ligne d'eau.
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in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 764-776
Titre : Verification of Q-QUICK scheme for convective flux in incompressible flow on unstructured grids Titre original : Vérification du schéma Q-Quick sur des grilles son structurées pour les flux convertifs dans un écoulement incompressible Type de document : texte imprimé Auteurs : Zylin Hua, Auteur ; Linghang Xing, Auteur ; Kejian Chu, Auteur Article en page(s) : pp. 764-776 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Convective flux Incompressible flow Numerical computation Q-QUICK Unstructured grid 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 : Accuracy of convective flux approximation is important for numerical computation of incompressible flow on unstructured grids. The Quasi-QUICK scheme by Davidson is proposed to improve the accuracy of convective flux approximation. The numerical performances of the Q-QUICK scheme on unstructured grids are explored, including numerical accuracy, convergence stability, CPU time consumption and solution sensitivity to high grid deformation. Several test cases such as 90◦ and 30◦ 2D lid-driven cavity flows, diverging channel and 3D lid-driven cavity flow are considered. The results show that the Q-QUICK scheme performs well in terms of numerical accuracy, convergence stability or adaptability to high grid deformation if compared with other schemes. Moreover, the convergence speed of momentum equation and CPU time consumptions are also compared for each type of grid and scheme.
La précision de l'approximation du flux convectif est importante pour le calcul numérique des écoulements incompressibles sur les grilles non structurées. Le schéma Quasi-QUICK de Davidson est proposé pour améliorer la précision de l'approximation du flux convectif. Les performances numériques du schéma Q-QUICK sur les grilles non structurées sont étudiées, y compris la précision numérique, la stabilité de convergence, la consommation de temps CPU et la sensibilité de la solution aux fortes déformations de grille. Plusieurs cas tests sont considérés comme les écoulements 2D en cavité pilotés par couvercle à 90° et 30°, un canal divergent et l'écoulement 3D en cavité piloté par couvercle. Les résultats montrent que le schéma Q-QUICK a de bonnes performances en termes de précision numérique, de stabilité de la convergence ou d'adaptabilité à une forte déformation de grille si on le compare aux autres schémas. En outre, la rapidité de convergence de l'équation des quantités de mouvement et les consommations de temps CPU sont également comparées pour chaque type de grille et de schéma.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Verification of Q-QUICK scheme for convective flux in incompressible flow on unstructured grids = Vérification du schéma Q-Quick sur des grilles son structurées pour les flux convertifs dans un écoulement incompressible [texte imprimé] / Zylin Hua, Auteur ; Linghang Xing, Auteur ; Kejian Chu, Auteur . - pp. 764-776.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 764-776
Mots-clés : Convective flux Incompressible flow Numerical computation Q-QUICK Unstructured grid 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 : Accuracy of convective flux approximation is important for numerical computation of incompressible flow on unstructured grids. The Quasi-QUICK scheme by Davidson is proposed to improve the accuracy of convective flux approximation. The numerical performances of the Q-QUICK scheme on unstructured grids are explored, including numerical accuracy, convergence stability, CPU time consumption and solution sensitivity to high grid deformation. Several test cases such as 90◦ and 30◦ 2D lid-driven cavity flows, diverging channel and 3D lid-driven cavity flow are considered. The results show that the Q-QUICK scheme performs well in terms of numerical accuracy, convergence stability or adaptability to high grid deformation if compared with other schemes. Moreover, the convergence speed of momentum equation and CPU time consumptions are also compared for each type of grid and scheme.
La précision de l'approximation du flux convectif est importante pour le calcul numérique des écoulements incompressibles sur les grilles non structurées. Le schéma Quasi-QUICK de Davidson est proposé pour améliorer la précision de l'approximation du flux convectif. Les performances numériques du schéma Q-QUICK sur les grilles non structurées sont étudiées, y compris la précision numérique, la stabilité de convergence, la consommation de temps CPU et la sensibilité de la solution aux fortes déformations de grille. Plusieurs cas tests sont considérés comme les écoulements 2D en cavité pilotés par couvercle à 90° et 30°, un canal divergent et l'écoulement 3D en cavité piloté par couvercle. Les résultats montrent que le schéma Q-QUICK a de bonnes performances en termes de précision numérique, de stabilité de la convergence ou d'adaptabilité à une forte déformation de grille si on le compare aux autres schémas. En outre, la rapidité de convergence de l'équation des quantités de mouvement et les consommations de temps CPU sont également comparées pour chaque type de grille et de schéma.
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in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 777-789
Titre : Numerical aspects of the simulation of discontinuous saline underflows: the lock-exchange problem Titre original : Aspects numeriques de la simulation des écoulements salins discontinus: le problème du bloquage d'echange Type de document : texte imprimé Auteurs : Fabian A. Bombardelli, Auteur ; Mariano I. Cantero, Auteur ; Marcelo H. Garcia, Auteur Article en page(s) : pp. 777-789 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Computational fluid dynamics Dense underflows Density curents Lock-exchange flow Navier-Stokes equations 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 : Issues associated with the adequate representation of flow instabilities of saline, discontinuous density currents in two and three dimensions are discussed. First, simulations of the experiments by Alahyari and Longmire (1996) developed with an advanced commercial code are presented, and they are compared with results obtained through Direct Numerical Simulation of the problem. Various meshes and turbulence models are then tested with the commercial code, including a Large Eddy Simulation. The features of the density current that are not reproduced well by the simulations with the commercial code are further analyzed. Then, two-dimensional numerical simulations of an unpublished set of experiments are presented. The response of commercial and open-source codes to different grids is addressed. Important conclusions on the risks of using inadequate resolution with codes in which not all the variables are controlled are obtained, and the nature of these two-dimensional, “mathematical” numerical solutions is discussed.
Des résultats liés à représentation adéquate des instabilités d'écoulements de densité salins discontinus en deux et trois dimensions sont discutés. Tout d'abord, des simulations des expériences de Alahyari et Longmire (1996) développées avec un code commercial avancé sont présentées, et sont comparées aux résultats obtenus par une Simulation Numérique Directe du problème. Différents maillages et modèles de turbulence sont ensuite testés avec le code commercial, y compris une simulation LES. Les caractéristiques du courant de densité qui ne sont pas bien reproduites avec le code commercial sont analysées en détail. Ensuite, des simulations numériques à deux dimensions d'un ensemble d'expériences inédites sont présentées. La réponse des codes commerciaux et gratuits aux différentes grilles est observée. D'importantes conclusions sont exposées sur les risques de l'utilisation inadéquate des codes dont toutes les variables ne sont pas contrôlées, et la nature de ces solutions "mathématiques" numériques à deux dimensions, est discutée.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Numerical aspects of the simulation of discontinuous saline underflows: the lock-exchange problem = Aspects numeriques de la simulation des écoulements salins discontinus: le problème du bloquage d'echange [texte imprimé] / Fabian A. Bombardelli, Auteur ; Mariano I. Cantero, Auteur ; Marcelo H. Garcia, Auteur . - pp. 777-789.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 777-789
Mots-clés : Computational fluid dynamics Dense underflows Density curents Lock-exchange flow Navier-Stokes equations 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 : Issues associated with the adequate representation of flow instabilities of saline, discontinuous density currents in two and three dimensions are discussed. First, simulations of the experiments by Alahyari and Longmire (1996) developed with an advanced commercial code are presented, and they are compared with results obtained through Direct Numerical Simulation of the problem. Various meshes and turbulence models are then tested with the commercial code, including a Large Eddy Simulation. The features of the density current that are not reproduced well by the simulations with the commercial code are further analyzed. Then, two-dimensional numerical simulations of an unpublished set of experiments are presented. The response of commercial and open-source codes to different grids is addressed. Important conclusions on the risks of using inadequate resolution with codes in which not all the variables are controlled are obtained, and the nature of these two-dimensional, “mathematical” numerical solutions is discussed.
Des résultats liés à représentation adéquate des instabilités d'écoulements de densité salins discontinus en deux et trois dimensions sont discutés. Tout d'abord, des simulations des expériences de Alahyari et Longmire (1996) développées avec un code commercial avancé sont présentées, et sont comparées aux résultats obtenus par une Simulation Numérique Directe du problème. Différents maillages et modèles de turbulence sont ensuite testés avec le code commercial, y compris une simulation LES. Les caractéristiques du courant de densité qui ne sont pas bien reproduites avec le code commercial sont analysées en détail. Ensuite, des simulations numériques à deux dimensions d'un ensemble d'expériences inédites sont présentées. La réponse des codes commerciaux et gratuits aux différentes grilles est observée. D'importantes conclusions sont exposées sur les risques de l'utilisation inadéquate des codes dont toutes les variables ne sont pas contrôlées, et la nature de ces solutions "mathématiques" numériques à deux dimensions, est discutée.
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in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 790-797
Titre : Numerical modeling of flow over a chute spillway Titre original : Modélisation numérique de l'écoulement sur un déversoir de chute Type de document : texte imprimé Auteurs : Mehmet Salih Kirkgoz, Auteur ; Mevlut Sami Akoz, Auteur ; Ahmet Alper Oner, Auteur Article en page(s) : pp. 790-797 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Chute spillway Laser Doppler anemometry Nimerical modeling Surface profile Velocity distribution Volume of fluid method 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 simulation performance of two-dimensional flow over a round-crested chute spillway is examined using the finite element method along with the standard k-ε and the standard k-ω turbulence models. The volume of fluid method is used to determine the free surface of the flow.A mesh dependence study is conducted using the results obtained from three meshes of different densities. Grid convergence analyses indicate that the discretization error in the predicted velocities on the fine-mesh solution is within 2%. A two-layer model for the near-wall treatment was adopted involving a sufficiently fine mesh to model the viscosity-affected region. The numerical results are compared with experimental data for validation of turbulence models. Mean square errors of measured and predicted free surface and velocity profiles indicate that although both closure models predict the chute flow properties with a reasonable accuracy, the agreement using the k-εmodel is slightly better.
Les performances de simulation de l'écoulement à deux dimensions sur un déversoir de chute à crête arrondie sont examinées en utilisant la méthode des éléments finis avec les modèles de turbulence k-ε standard et k-w standard. La méthode du volume de fluide est utilisée pour déterminer la surface libre de l'écoulement. Une étude de l'influence des mailles est effectuée à l'aide des résultats obtenus sur trois maillages de densités différentes. Les analyses de convergence de grille indiquent que l'erreur de discrétisation sur les vitesses prédites avec la solution de maille fine est de 2%. Un modèle à deux couches pour le traitement du voisinage de la paroi a été adopté permettant une maille suffisamment fine pour modéliser la région affectée par la viscosité. Les résultats numériques sont comparés avec les données expérimentales pour la validation des modèles de turbulence. Les moindres carrés des erreurs mesurées et prédites sur la surface libre et le profil des vitesses indiquent que, bien que les deux modèles de fermeture prédisent les propriétés de l'écoulement de chute avec une précision raisonnable, l'accord à l'aide du modèle k-ε est un peu meilleur.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Numerical modeling of flow over a chute spillway = Modélisation numérique de l'écoulement sur un déversoir de chute [texte imprimé] / Mehmet Salih Kirkgoz, Auteur ; Mevlut Sami Akoz, Auteur ; Ahmet Alper Oner, Auteur . - pp. 790-797.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 790-797
Mots-clés : Chute spillway Laser Doppler anemometry Nimerical modeling Surface profile Velocity distribution Volume of fluid method 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 simulation performance of two-dimensional flow over a round-crested chute spillway is examined using the finite element method along with the standard k-ε and the standard k-ω turbulence models. The volume of fluid method is used to determine the free surface of the flow.A mesh dependence study is conducted using the results obtained from three meshes of different densities. Grid convergence analyses indicate that the discretization error in the predicted velocities on the fine-mesh solution is within 2%. A two-layer model for the near-wall treatment was adopted involving a sufficiently fine mesh to model the viscosity-affected region. The numerical results are compared with experimental data for validation of turbulence models. Mean square errors of measured and predicted free surface and velocity profiles indicate that although both closure models predict the chute flow properties with a reasonable accuracy, the agreement using the k-εmodel is slightly better.
Les performances de simulation de l'écoulement à deux dimensions sur un déversoir de chute à crête arrondie sont examinées en utilisant la méthode des éléments finis avec les modèles de turbulence k-ε standard et k-w standard. La méthode du volume de fluide est utilisée pour déterminer la surface libre de l'écoulement. Une étude de l'influence des mailles est effectuée à l'aide des résultats obtenus sur trois maillages de densités différentes. Les analyses de convergence de grille indiquent que l'erreur de discrétisation sur les vitesses prédites avec la solution de maille fine est de 2%. Un modèle à deux couches pour le traitement du voisinage de la paroi a été adopté permettant une maille suffisamment fine pour modéliser la région affectée par la viscosité. Les résultats numériques sont comparés avec les données expérimentales pour la validation des modèles de turbulence. Les moindres carrés des erreurs mesurées et prédites sur la surface libre et le profil des vitesses indiquent que, bien que les deux modèles de fermeture prédisent les propriétés de l'écoulement de chute avec une précision raisonnable, l'accord à l'aide du modèle k-ε est un peu meilleur.
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in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 798-810
Titre : Turbulence structure and “Monami” phenomena in flexible vegetated open-channel flows Titre original : Structure de la turbulence en phénomène "Monami" dans les écoulements à surface libre avec de la végétation flexible Type de document : texte imprimé Auteurs : Taka-Aki Okamoto, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur Article en page(s) : pp. 798-810 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Coherent structure Flexible vegetation Momentum transport Momentum phenomena 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 : Aquatic plants in natural rivers are essentially important components of ecosystems. In vegetated canopy open-channel flow, velocity profiles are changed largely in the vertical direction resulting in the Kelvin-Helmholtz instability. Consequently, large-scale organized vortices are induced, which dominate the momentum transfer and scalar concentration among canopies. The downstream advection of coherent vortices causes the coherent waving of aquatic vegetation, referred to as Monami. However, the flow-visualization techniques such as PIV have not been sufficiently applied to these complicated flows in previous studies, such that no detailed information on the interaction between the flow field and the plant motion exists. Simultaneous measurements of turbulence and vegetation motion were conducted herein for open-channel flows with flexible vegetation by using a combination of PIV and PTV techniques. The former part of this study focuses on the effects of Monami phenomena on mean-flow and turbulence structures. The latter part examines an interaction between the coherent structure and the vegetation motion.
Les plantes aquatiques dans les rivières naturelles sont des composants essentiels importants des écosystèmes. Dans les écoulements à surface libre avec un couvert végétal, les profils de vitesse sont largement modifiés dans le sens vertical suite à l'instabilité de Kelvin-Helmholtz. Par conséquent, des tourbillons organisés de grande échelle sont induits; ils dominent le transfert des quantités de mouvement et des concentrations scalaires dans les couverts. L'advection vers l'aval des tourbillons cohérents provoque les ondes cohérentes de la végétation aquatique, que l'on appelle Monami. Toutefois, les techniques de visualisation d'écoulement telles que la PIV n'ont pas été suffisamment appliquées à ces écoulements compliqués dans les études précédentes, de sorte qu'il n'existe aucune information détaillée sur l'interaction entre le champ d'écoulement et de le mouvement des plantes. Des mesures simultanées d'écoulement turbulent et de mouvements de la végétation ont été menées dans les présents écoulements à surface libre avec une végétation flexible en utilisant une combinaison de techniques PIV et PTV. La première partie de cette étude se concentre sur les effets du phénomène Monami sur les structures de l'écoulement moyen et de la turbulence. La dernière partie examine l'interaction entre la structure cohérente et le mouvement de la végétation.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Turbulence structure and “Monami” phenomena in flexible vegetated open-channel flows = Structure de la turbulence en phénomène "Monami" dans les écoulements à surface libre avec de la végétation flexible [texte imprimé] / Taka-Aki Okamoto, Auteur ; Iehisa Nezu, Auteur . - pp. 798-810.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 798-810
Mots-clés : Coherent structure Flexible vegetation Momentum transport Momentum phenomena 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 : Aquatic plants in natural rivers are essentially important components of ecosystems. In vegetated canopy open-channel flow, velocity profiles are changed largely in the vertical direction resulting in the Kelvin-Helmholtz instability. Consequently, large-scale organized vortices are induced, which dominate the momentum transfer and scalar concentration among canopies. The downstream advection of coherent vortices causes the coherent waving of aquatic vegetation, referred to as Monami. However, the flow-visualization techniques such as PIV have not been sufficiently applied to these complicated flows in previous studies, such that no detailed information on the interaction between the flow field and the plant motion exists. Simultaneous measurements of turbulence and vegetation motion were conducted herein for open-channel flows with flexible vegetation by using a combination of PIV and PTV techniques. The former part of this study focuses on the effects of Monami phenomena on mean-flow and turbulence structures. The latter part examines an interaction between the coherent structure and the vegetation motion.
Les plantes aquatiques dans les rivières naturelles sont des composants essentiels importants des écosystèmes. Dans les écoulements à surface libre avec un couvert végétal, les profils de vitesse sont largement modifiés dans le sens vertical suite à l'instabilité de Kelvin-Helmholtz. Par conséquent, des tourbillons organisés de grande échelle sont induits; ils dominent le transfert des quantités de mouvement et des concentrations scalaires dans les couverts. L'advection vers l'aval des tourbillons cohérents provoque les ondes cohérentes de la végétation aquatique, que l'on appelle Monami. Toutefois, les techniques de visualisation d'écoulement telles que la PIV n'ont pas été suffisamment appliquées à ces écoulements compliqués dans les études précédentes, de sorte qu'il n'existe aucune information détaillée sur l'interaction entre le champ d'écoulement et de le mouvement des plantes. Des mesures simultanées d'écoulement turbulent et de mouvements de la végétation ont été menées dans les présents écoulements à surface libre avec une végétation flexible en utilisant une combinaison de techniques PIV et PTV. La première partie de cette étude se concentre sur les effets du phénomène Monami sur les structures de l'écoulement moyen et de la turbulence. La dernière partie examine l'interaction entre la structure cohérente et le mouvement de la végétation.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 811-819
Titre : Finite-volume solution of one-dimensional shallow-water sensitivity equations Titre original : Résolution aux volumes finis des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre unidimensionnels Type de document : texte imprimé Auteurs : Guinot, Vincent, Auteur ; Bernard Cappelaere, Auteur ; Carole Delenne, Auteur Article en page(s) : pp. 811-819 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Boundary condition Finite volume Free surface flow Reimann solver Sensitivity 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 : Solving the Shallow-Water-Sensitivity Equations for discontinuous flows involves the discretization of a Dirac source term accounting for discontinuities. Failing to account for this source term usually results in solution instability, with empirical sensitivity solutions exhibiting artificial peaks in the neighbourhood of shocks. An extension of the Harten-Lax-van Leer approximate Riemann solver is presented that allows the one-dimensional shallow-water-sensitivity equations to be discretized more accurately than in previously published versions. A discretization of boundary conditions and source terms is also provided. The proposed discretization allows for discontinuities in both the hydraulic and sensitivity boundary conditions. Numerical experiments indicate the superiority of the proposed approach for sensitivity analysis over the classical, empirical approach if the flow solution is discontinuous. A numerical convergence analysis demonstrates that the numerical and analytical solutions converge.
La résolution numérique des équations en sensibilité pour les écoulements unidimensionnels à surface libre implique de discrétiser un terme source de type Dirac qui s'applique au niveau des discontinuités de l'écoulement. Négliger ce terme source conduit généralement à l'instabilité de la solution numérique. Ainsi, les sensibilités calculées par la méthode empirique présentent des pics artificiels au niveau des chocs. Cet article présente une extension du solveur approché Harten-Lax-van Leer conduisant à une résolution plus précise des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre que les versions précédemment publiées. On présente également la discrétisation des termes sources et des conditions aux limites en sensibilité. Les applications numériques indiquent que la méthode proposée apporte des améliorations importantes par rapport à l'approche empirique classique en présence de solutions discontinues. Une étude numérique montre la convergence de la solution numérique vers la solution analytique.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Finite-volume solution of one-dimensional shallow-water sensitivity equations = Résolution aux volumes finis des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre unidimensionnels [texte imprimé] / Guinot, Vincent, Auteur ; Bernard Cappelaere, Auteur ; Carole Delenne, Auteur . - pp. 811-819.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 811-819
Mots-clés : Boundary condition Finite volume Free surface flow Reimann solver Sensitivity 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 : Solving the Shallow-Water-Sensitivity Equations for discontinuous flows involves the discretization of a Dirac source term accounting for discontinuities. Failing to account for this source term usually results in solution instability, with empirical sensitivity solutions exhibiting artificial peaks in the neighbourhood of shocks. An extension of the Harten-Lax-van Leer approximate Riemann solver is presented that allows the one-dimensional shallow-water-sensitivity equations to be discretized more accurately than in previously published versions. A discretization of boundary conditions and source terms is also provided. The proposed discretization allows for discontinuities in both the hydraulic and sensitivity boundary conditions. Numerical experiments indicate the superiority of the proposed approach for sensitivity analysis over the classical, empirical approach if the flow solution is discontinuous. A numerical convergence analysis demonstrates that the numerical and analytical solutions converge.
La résolution numérique des équations en sensibilité pour les écoulements unidimensionnels à surface libre implique de discrétiser un terme source de type Dirac qui s'applique au niveau des discontinuités de l'écoulement. Négliger ce terme source conduit généralement à l'instabilité de la solution numérique. Ainsi, les sensibilités calculées par la méthode empirique présentent des pics artificiels au niveau des chocs. Cet article présente une extension du solveur approché Harten-Lax-van Leer conduisant à une résolution plus précise des équations en sensibilité pour les écoulements à surface libre que les versions précédemment publiées. On présente également la discrétisation des termes sources et des conditions aux limites en sensibilité. Les applications numériques indiquent que la méthode proposée apporte des améliorations importantes par rapport à l'approche empirique classique en présence de solutions discontinues. Une étude numérique montre la convergence de la solution numérique vers la solution analytique.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 820-823
Titre : Discharge coefficient of sharp-crested weirs using potential flow Titre original : Evaluation du coefficient de débit des déversoirs à arête vive à l'aide de l'écoulement potentiel Type de document : texte imprimé Auteurs : Hossein Afzalimehr, Auteur ; Sara Bagheri, Auteur Article en page(s) : pp. 820-823 Note générale : Hydraulique
Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Discharge coefficient Flow measurement Potential flow Power equation Sharp-crested weir 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 : Sharp-crested weirs are used in hydraulic structures for accurate discharge measurement. Using a plane vertical plate perpendicular to the flowdirection and applying the theory of complex variables, an equation is developed for estimating the discharge coefficient of rectangular sharp-crested weirs by the potential flow theory. The results reveal that the ratio of overflow head to the weir height can be presented by a power equation to obtain a correction factor to determine the discharge coefficient. Experimental data indicate that the suggested equation for the discharge coefficient gives reasonable results for a large range of relative overflow depths.
Les déversoirs à arête vive sont utilisés dans les ouvrages hydrauliques pour la mesure précise du débit. A l'aide d'une plaque plane verticale perpendiculaire à la direction de l'écoulement et en appliquant la théorie des variables complexes, une équation est développée pour l'estimation du coefficient de débit des déversoirs à arête vive rectangulaires avec la théorie des écoulements potentiels. Les résultats révèlent que le rapport de la hauteur de débordement à la hauteur du déversoir peut être présenté par une équation puissance pour obtenir un facteur de correction déterminant le coefficient de débit. Les données expérimentales indiquent que l'équation suggérée pour le coefficient de débit donne des résultats raisonnables pour une large gamme de profondeurs relatives de débordement.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Discharge coefficient of sharp-crested weirs using potential flow = Evaluation du coefficient de débit des déversoirs à arête vive à l'aide de l'écoulement potentiel [texte imprimé] / Hossein Afzalimehr, Auteur ; Sara Bagheri, Auteur . - pp. 820-823.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 6 (2009) . - pp. 820-823
Mots-clés : Discharge coefficient Flow measurement Potential flow Power equation Sharp-crested weir 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 : Sharp-crested weirs are used in hydraulic structures for accurate discharge measurement. Using a plane vertical plate perpendicular to the flowdirection and applying the theory of complex variables, an equation is developed for estimating the discharge coefficient of rectangular sharp-crested weirs by the potential flow theory. The results reveal that the ratio of overflow head to the weir height can be presented by a power equation to obtain a correction factor to determine the discharge coefficient. Experimental data indicate that the suggested equation for the discharge coefficient gives reasonable results for a large range of relative overflow depths.
Les déversoirs à arête vive sont utilisés dans les ouvrages hydrauliques pour la mesure précise du débit. A l'aide d'une plaque plane verticale perpendiculaire à la direction de l'écoulement et en appliquant la théorie des variables complexes, une équation est développée pour l'estimation du coefficient de débit des déversoirs à arête vive rectangulaires avec la théorie des écoulements potentiels. Les résultats révèlent que le rapport de la hauteur de débordement à la hauteur du déversoir peut être présenté par une équation puissance pour obtenir un facteur de correction déterminant le coefficient de débit. Les données expérimentales indiquent que l'équation suggérée pour le coefficient de débit donne des résultats raisonnables pour une large gamme de profondeurs relatives de débordement.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
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