A transient 2-D water quality model for pipeline systems / Gholamreza Naser in Journal of hydraulic research, Vol. 46 n°4 (2008)  

Public ISBD [article]  inJournal of hydraulic research > Vol. 46 n°4 (2008) . - pp. 516-525 Titre : A transient 2-D water quality model for pipeline systems Titre original : Un modèle 2-D transitoire de qualité de l'eau pour des systèmes de canalisation Type de document : texte imprimé Auteurs : Gholamreza Naser, Auteur ; Karney, Bryan W., Auteur Article en page(s) : pp. 516-525 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Chemical constituent decay Finite difference method Method of characteristic Transient flow Turbulence model 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 : This study develops a water quality model in a pipeline during transient conditions using a two-dimensional (2-D) approach including advection, diffusion, and reaction terms. More specifically, using a modified Vardy-Hwang hydraulic model, a 2-D transient model for flow was coupled with a 2-D advection-diffusion-reaction model for chemical constituent concentration. A five-region turbulence model is used to compute turbulent shear stresses. Using a fixed grid method of characteristics, the hydraulic equations are integrated numerically to determine the velocity and pressure head. Then, an explicit/implicit finite difference method is used to integrate the advection-diffusion-reaction equation (ADRE). A reservoir-pipe-valve-reservoir system illustrates the 2-D behaviour of transient flow due to a sudden valve opening and results are compared with a one-dimensional (1-D) counterpart. Although the system response using the two models is not dramatically different, the 2-D results do show some discernable increases in realism and insight over the 1-D model. Interestingly, the study also reveals that the Taylor model produces insufficient dispersion in a large-diameter pipe carrying a fully turbulent flow with large Reynolds number. Cette étude développe un modèle de qualité de l'eau dans une canalisation pendant des états transitoires en utilisant une approche bidimensionnelle (2-D) comprenant la convection, la diffusion, et les termes de réaction. Plus spécifiquement, en utilisant un modèle hydraulique modifié de Vardy-Hwang, un modèle 2-D transitoire pour l'écoulement a été couplé à un modèle 2-D de convection-diffusion-réaction pour la concentration chimique des constituants. Un modèle de turbulence en cinq zones est employé pour calculer les efforts de cisaillement turbulents. En utilisant une méthode des caractéristiques en grille fixe, les équations hydrauliques sont intégrées numériquement pour déterminer la vitesse et la charge. Puis, une méthode de différences finies explicite/implicite est employée pour intégrer l'équation de convection-diffusion-réaction (ADRE). Un système de réservoir-conduite-vanne illustre le comportement 2-D de l'écoulement transitoire suite à une ouverture soudaine de vanne et les résultats sont comparés à une approche unidimensionnelle (1-D). Bien que les réponses des deux modèles ne soient pas nettement différentes, les résultats 2-D montrent un peu plus de réalisme et de discernement par rapport au modèle 1-D. D'une manière intéressante, l'étude montre également que le modèle de Taylor produit une dispersion insuffisante dans une conduite de large diamètre avec un écoulement pleinement turbulent et un grand nombre de Reynolds. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] A transient 2-D water quality model for pipeline systems = Un modèle 2-D transitoire de qualité de l'eau pour des systèmes de canalisation [texte imprimé] / Gholamreza Naser, Auteur ; Karney, Bryan W., Auteur . - pp. 516-525. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 n°4 (2008) . - pp. 516-525 Mots-clés : Chemical constituent decay Finite difference method Method of characteristic Transient flow Turbulence model 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 : This study develops a water quality model in a pipeline during transient conditions using a two-dimensional (2-D) approach including advection, diffusion, and reaction terms. More specifically, using a modified Vardy-Hwang hydraulic model, a 2-D transient model for flow was coupled with a 2-D advection-diffusion-reaction model for chemical constituent concentration. A five-region turbulence model is used to compute turbulent shear stresses. Using a fixed grid method of characteristics, the hydraulic equations are integrated numerically to determine the velocity and pressure head. Then, an explicit/implicit finite difference method is used to integrate the advection-diffusion-reaction equation (ADRE). A reservoir-pipe-valve-reservoir system illustrates the 2-D behaviour of transient flow due to a sudden valve opening and results are compared with a one-dimensional (1-D) counterpart. Although the system response using the two models is not dramatically different, the 2-D results do show some discernable increases in realism and insight over the 1-D model. Interestingly, the study also reveals that the Taylor model produces insufficient dispersion in a large-diameter pipe carrying a fully turbulent flow with large Reynolds number. Cette étude développe un modèle de qualité de l'eau dans une canalisation pendant des états transitoires en utilisant une approche bidimensionnelle (2-D) comprenant la convection, la diffusion, et les termes de réaction. Plus spécifiquement, en utilisant un modèle hydraulique modifié de Vardy-Hwang, un modèle 2-D transitoire pour l'écoulement a été couplé à un modèle 2-D de convection-diffusion-réaction pour la concentration chimique des constituants. Un modèle de turbulence en cinq zones est employé pour calculer les efforts de cisaillement turbulents. En utilisant une méthode des caractéristiques en grille fixe, les équations hydrauliques sont intégrées numériquement pour déterminer la vitesse et la charge. Puis, une méthode de différences finies explicite/implicite est employée pour intégrer l'équation de convection-diffusion-réaction (ADRE). Un système de réservoir-conduite-vanne illustre le comportement 2-D de l'écoulement transitoire suite à une ouverture soudaine de vanne et les résultats sont comparés à une approche unidimensionnelle (1-D). Bien que les réponses des deux modèles ne soient pas nettement différentes, les résultats 2-D montrent un peu plus de réalisme et de discernement par rapport au modèle 1-D. D'une manière intéressante, l'étude montre également que le modèle de Taylor produit une dispersion insuffisante dans une conduite de large diamètre avec un écoulement pleinement turbulent et un grand nombre de Reynolds. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com

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