Modeling and scaling of aeration bubble plumes: a two-phase flow analysis / Bombardelli, F. A. in Journal of hydraulic research, Vol. 45 N°5 (2007)  

Public ISBD [article]  inJournal of hydraulic research > Vol. 45 N°5 (2007) . - 617-630 p. Titre : Modeling and scaling of aeration bubble plumes: a two-phase flow analysis Titre original : Modélisation et échelle des panaches de bulles d'aération: une analyse d'écoulement diphasique Type de document : texte imprimé Auteurs : Bombardelli, F. A., Auteur ; Buscaglia, G. C., Auteur ; Rehmann, C. R., Auteur Année de publication : 2007 Article en page(s) : 617-630 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bubble plumes Two-phase flow Two-fluid model equations Scaling Acoustic Doppler velocimeter (ADV) Flow measurements Panaches de bulles Deux phases flux types d'équations fluides vélocimètre Mesurage débit 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 : In this paper, we focus on bubble plumes aimed at providing oxygen to, and at mixing unstratified water bodies. First, we discuss scaling relations obtained from a three-dimensional (3D) theoretical model for multi-component fluids. An expression for a length scale that represents a balance between inertia and buoyancy is derived, and it is used to scale vertical as well as horizontal (radial) distances. This length scale is then analyzed in terms of previous bubble-plume non-dimensional numbers. For the practical case in which the bubble diameter remains almost constant throughout the bubble plume, a one-dimensional theoretical model—which can be derived by integrating the 3D model in a horizontal plane—is used to show that the length scale (D)is well suited for defining zones in bubble plumes. These zones include a region near the diffuser where the size of the diffuser is important, an intermediate zone where the diffuser size and D determine the flow features, and an asymptotic region where plume variables approach a universal behavior. Procedures for scaling entire reservoirs and portions of reservoirs are developed. These procedures are evaluated with results from previous experiments and new observations in a large tank and a scaled physical model. Scaling of turbulence statistics in bubble plumes is also investigated. Dans ce papier, nous nous concentrons sur les panaches de bulles qui visent à fournir l'oxygène, et non au mélange des masses d'eau. Tout d'abord, nous discuterons des relations d'échelle obtenues en trois dimensions (3D) pour le modèle théorique multi-composants liquides. Une expression d'une échelle de longueur qui représente un équilibre entre l'inertie et de la flottabilité est dérivée, et il est utilisé à l'échelle tant verticale qu'horizontale (radiale) de distance. Cette échelle de longueur est ensuite analysée en termes de la bulle précédente panache non-dimensional numéros. Pour le cas pratique dans lequel la bulle diamètre reste pratiquement constante tout au long de la bulle panache, un one-dimensional-modèle théorique qui peut être déduit par l'intégration du modèle 3D dans un plan horizontal, est utilisé pour montrer que la longueur de l'échelle (D) Bien adapté pour définir des zones à bulle panaches. Ces zones comprennent une région près du diffuseur, où la taille du diffuseur est important, une zone intermédiaire où le diffuseur de taille D et de déterminer les caractéristiques des flux, et une région où asymptotique panache variables approcher un comportement universel. Procédures d'ensemble de l'échelle des réservoirs et des portions de réservoirs sont développés. Ces procédures sont évaluées avec les résultats d'expériences antérieures et de nouvelles observations dans un grand réservoir et d'un modèle physique réduit. Echelonnement des statistiques de la turbulence dans les panaches de bulles est également étudiée. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Écoulement diphasique Equations -- -- Fluides En ligne : fabombardelli@ucdavis.edu [article] Modeling and scaling of aeration bubble plumes: a two-phase flow analysis = Modélisation et échelle des panaches de bulles d'aération: une analyse d'écoulement diphasique [texte imprimé] / Bombardelli, F. A., Auteur ; Buscaglia, G. C., Auteur ; Rehmann, C. R., Auteur . - 2007 . - 617-630 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°5 (2007) . - 617-630 p. Mots-clés : Bubble plumes Two-phase flow Two-fluid model equations Scaling Acoustic Doppler velocimeter (ADV) Flow measurements Panaches de bulles Deux phases flux types d'équations fluides vélocimètre Mesurage débit 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 : In this paper, we focus on bubble plumes aimed at providing oxygen to, and at mixing unstratified water bodies. First, we discuss scaling relations obtained from a three-dimensional (3D) theoretical model for multi-component fluids. An expression for a length scale that represents a balance between inertia and buoyancy is derived, and it is used to scale vertical as well as horizontal (radial) distances. This length scale is then analyzed in terms of previous bubble-plume non-dimensional numbers. For the practical case in which the bubble diameter remains almost constant throughout the bubble plume, a one-dimensional theoretical model—which can be derived by integrating the 3D model in a horizontal plane—is used to show that the length scale (D)is well suited for defining zones in bubble plumes. These zones include a region near the diffuser where the size of the diffuser is important, an intermediate zone where the diffuser size and D determine the flow features, and an asymptotic region where plume variables approach a universal behavior. Procedures for scaling entire reservoirs and portions of reservoirs are developed. These procedures are evaluated with results from previous experiments and new observations in a large tank and a scaled physical model. Scaling of turbulence statistics in bubble plumes is also investigated. Dans ce papier, nous nous concentrons sur les panaches de bulles qui visent à fournir l'oxygène, et non au mélange des masses d'eau. Tout d'abord, nous discuterons des relations d'échelle obtenues en trois dimensions (3D) pour le modèle théorique multi-composants liquides. Une expression d'une échelle de longueur qui représente un équilibre entre l'inertie et de la flottabilité est dérivée, et il est utilisé à l'échelle tant verticale qu'horizontale (radiale) de distance. Cette échelle de longueur est ensuite analysée en termes de la bulle précédente panache non-dimensional numéros. Pour le cas pratique dans lequel la bulle diamètre reste pratiquement constante tout au long de la bulle panache, un one-dimensional-modèle théorique qui peut être déduit par l'intégration du modèle 3D dans un plan horizontal, est utilisé pour montrer que la longueur de l'échelle (D) Bien adapté pour définir des zones à bulle panaches. Ces zones comprennent une région près du diffuseur, où la taille du diffuseur est important, une zone intermédiaire où le diffuseur de taille D et de déterminer les caractéristiques des flux, et une région où asymptotique panache variables approcher un comportement universel. Procédures d'ensemble de l'échelle des réservoirs et des portions de réservoirs sont développés. Ces procédures sont évaluées avec les résultats d'expériences antérieures et de nouvelles observations dans un grand réservoir et d'un modèle physique réduit. Echelonnement des statistiques de la turbulence dans les panaches de bulles est également étudiée. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 RAMEAU : Écoulement diphasique Equations -- -- Fluides En ligne : fabombardelli@ucdavis.edu

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