3-D numerical modeling of supercritical flow in gradual expansions / Anastasios I. Stamou in Journal of hydraulic research, Vol. 46 n°3 (2008)  

Public ISBD [article]  inJournal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 402-409 Titre : 3-D numerical modeling of supercritical flow in gradual expansions Titre original : Modèle numérique tridimensionnel de l'écoulement supercritique dans les élargissements progressifs Type de document : texte imprimé Auteurs : Anastasios I. Stamou, Auteur ; Demetrios G. Chapsas, Auteur ; George C. Christodoulou, Auteur Article en page(s) : pp. 402-409 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Computational fluid dynamics (CFD) Expansion flow Mathematical model Modified rouse curve Supercritical Volume of (VOF) 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 : A 3-D CFD model based on the Volume of Fluid (VOF) method to calculate the free surface was used to study supercritical flow in gradual open channel expansions. The model was first applied to a modified Rouse expansion, for which extensive experimental data are available. A detailed comparison between the numerical and the experimental results concerning surface profiles, velocities, free surface uniformity and shock front location showed satisfactory agreement, especially for lower supercritical Froude numbers. The model was subsequently applied to optimize and finalize the design of a compound expansion structure with variable bottom elevation, piers and inner walls. CFD calculations showed that flow conditions in this structure are satisfactory, provided that bottom ramps are used to ensure a uniform variation of the bottom elevation. Un modèle tridimensionnel de dynamique des fluides (3-D CFD) en volumes finis avec surface libre a été utilisé pour étudier l'écoulement supercritique dans les élargissements progressifs en canal ouvert. Le modèle a d'abord été appliqué à un élargissement de Rouse modifié, pour lequel on dispose de nombreuses données expérimentales. Une comparaison détaillée entre les résultats numériques et expérimentaux concernant les profils de surface, les vitesses, l'uniformité de surface libre, et la localisation du ressaut, a montré un accord satisfaisant, particulièrement pour les nombres de Froude supercritiques inférieurs. Le modèle a ensuite été appliqué pour optimiser et finaliser la conception d'une structure complexe d'élargissement comprenant une élévation variable du fond, des quais, et des murs intérieurs. Les calculs de CFD ont montré que les conditions d'écoulement dans cette structure sont satisfaisantes, à condition d'utiliser des rampes inférieures pour assurer une variation uniforme de la cote du fond. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] 3-D numerical modeling of supercritical flow in gradual expansions = Modèle numérique tridimensionnel de l'écoulement supercritique dans les élargissements progressifs [texte imprimé] / Anastasios I. Stamou, Auteur ; Demetrios G. Chapsas, Auteur ; George C. Christodoulou, Auteur . - pp. 402-409. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°3 (2008) . - pp. 402-409 Mots-clés : Computational fluid dynamics (CFD) Expansion flow Mathematical model Modified rouse curve Supercritical Volume of (VOF) 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 : A 3-D CFD model based on the Volume of Fluid (VOF) method to calculate the free surface was used to study supercritical flow in gradual open channel expansions. The model was first applied to a modified Rouse expansion, for which extensive experimental data are available. A detailed comparison between the numerical and the experimental results concerning surface profiles, velocities, free surface uniformity and shock front location showed satisfactory agreement, especially for lower supercritical Froude numbers. The model was subsequently applied to optimize and finalize the design of a compound expansion structure with variable bottom elevation, piers and inner walls. CFD calculations showed that flow conditions in this structure are satisfactory, provided that bottom ramps are used to ensure a uniform variation of the bottom elevation. Un modèle tridimensionnel de dynamique des fluides (3-D CFD) en volumes finis avec surface libre a été utilisé pour étudier l'écoulement supercritique dans les élargissements progressifs en canal ouvert. Le modèle a d'abord été appliqué à un élargissement de Rouse modifié, pour lequel on dispose de nombreuses données expérimentales. Une comparaison détaillée entre les résultats numériques et expérimentaux concernant les profils de surface, les vitesses, l'uniformité de surface libre, et la localisation du ressaut, a montré un accord satisfaisant, particulièrement pour les nombres de Froude supercritiques inférieurs. Le modèle a ensuite été appliqué pour optimiser et finaliser la conception d'une structure complexe d'élargissement comprenant une élévation variable du fond, des quais, et des murs intérieurs. Les calculs de CFD ont montré que les conditions d'écoulement dans cette structure sont satisfaisantes, à condition d'utiliser des rampes inférieures pour assurer une variation uniforme de la cote du fond. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com

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