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Effects of varying submergence and channel width on local scour by plane turbulent wall jets / Alex Bey in Journal of hydraulic research, Vol. 46 N°6 (2008) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°6 (2008) . - pp. 764-776 Titre : Effects of varying submergence and channel width on local scour by plane turbulent wall jets Titre original : Effets de l'immersion variable et de la largeur de canal sur l'affouillement dû aux jets plans turbulents en paroi Type de document : texte imprimé Auteurs : Alex Bey, Auteur ; M. A. A. Faruque, Auteur ; Ram Balachandar, Auteur Article en page(s) : pp. 764-776 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Asymptotic  state  Channel  width  Cohesionless  soil  Plane  jet  Scour  Submergence  Tailwater  ratio  Turbulence  Velocity-time  history Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : An experimental program was carried out to understand the role of channel width and varying tailwater depth on the scour caused by a plane wall jet. To this end, four groups of tests, denoted as A, B, C and D, were conducted. In group A, during each test the tailwater depth was gradually increased from 2bo to 20bo in a systematic manner. Here, bo is the nozzle height at the exit. In group B, the tailwater depth was gradually decreased from 20bo to 2bo. Group C tests were conducted at fixed tailwater depths based on inferences made from groups A and B tests but correspond to low tailwater conditions. Group D tests were conducted at fixed tailwater conditions corresponding to a large submergence.Within each group, the jet exit velocity was varied from 0.75 to 1.16 m/s while the channel width was varied from 100 to 400 mm. A two-dimensional laser Doppler anemometer was used to characterize the velocity field. Present observations indicate that the velocity-time history can be used to characterize various regimes of flow. Distinct velocity signature patterns have been identified for the digging and refilling phases. These patterns also serve to distinguish between high and low submergence flow. The complete absence of the refilling phase indicates high submergence flow. Most previous studies made the distinction between high and low submergence based on the tailwater ratio. However, the present results show that the distinction also depends on the jet exit velocity. Though the channel width does not have a significant effect on distinguishing the flow as high or low submergence, the scour pattern is affected by the channel width. Narrower channels tend to provide for a two-dimensional (2D) scour pattern in a nominally 2D flow, whereas, wider channels provide for a three-dimensional mound region. These aspects should be borne in mind while conducting future scour experiments and in developing empirical equations that are commonly used to describe scour geometry. Un programme expérimental a été entrepris pour comprendre le rôle de la largeur de canal et de la profondeur variable du plan d'eau aval sur l'affouillement provoqué par un jet plan pariétal. À cet effet, quatre groupes d'essais, dénotés A, B, C et D, ont été réalisés. Dans le groupe A, pendant chaque essai la profondeur en aval a été graduellement augmentée de 2bo à 20bo d'une façon systématique. Ici, bo est la hauteur de tuyère à la sortie. Dans le groupe B, la profondeur en aval a été graduellement diminuée de 20bo à 2bo. Les essais du groupe C ont été effectués à des profondeurs fixes du plan d'eau aval basées sur des inférences faites à partir des essais du groupe A et du groupe B mais qui correspondent à des tirants d'eau bas. Les essais du groupe D ont été effectués avec un niveau aval fixe correspondant à une grande immersion. Dans chaque groupe, on a fait varier la vitesse de sortie du jet de 0.75 à 1.16 m/s, et la largeur de canal de 100 à 400 mm. Un anémomètre bidimensionnel laser Doppler a été utilisé pour caractériser le champ de vitesse. Les observations faites indiquent que la variation en temps de la vitesse peut servir à caractériser les différents régimes d'écoulement. Des modèles distincts de signature de vitesse ont été identifiés pour les phases de creusement et de remplissage. Ces modèles servent également à distinguer les immersions hautes et basses de l'écoulement. L'absence complète de la phase de remplissage indique un écoulement en forte immersion. La plupart des études précédentes ont fait une distinction entre les immersions élevées et basses basée sur le rapport au tirant d'eau aval. Cependant, les résultats actuels prouvent que cette distinction dépend également de la vitesse de sortie du jet. Bien que la largeur de canal n'ait pas un effet significatif sur la distinction entre une immersion élevée ou basse de l'écoulement, elle affecte par contre la forme de l'affouillement. Les canaux plus étroits tendent à générer une forme bidimensionnelle de l'affouillement dans un écoulement nominalement bidimensionnel, tandis que, les canaux plus larges génèrent une zone tridimensionnelle de monticule. Ces aspects devraient être pris en compte lors des futures expériences sur les affouillements et dans le développement des équations empiriques qui sont généralement utilisées pour en décrire la géométrie. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Effects of varying submergence and channel width on local scour by plane turbulent wall jets = Effets de l'immersion variable et de la largeur de canal sur l'affouillement dû aux jets plans turbulents en paroi [texte imprimé] / Alex Bey, Auteur ; M. A. A. Faruque, Auteur ; Ram Balachandar, Auteur . - pp. 764-776. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°6 (2008) . - pp. 764-776 Mots-clés : Asymptotic  state  Channel  width  Cohesionless  soil  Plane  jet  Scour  Submergence  Tailwater  ratio  Turbulence  Velocity-time  history Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : An experimental program was carried out to understand the role of channel width and varying tailwater depth on the scour caused by a plane wall jet. To this end, four groups of tests, denoted as A, B, C and D, were conducted. In group A, during each test the tailwater depth was gradually increased from 2bo to 20bo in a systematic manner. Here, bo is the nozzle height at the exit. In group B, the tailwater depth was gradually decreased from 20bo to 2bo. Group C tests were conducted at fixed tailwater depths based on inferences made from groups A and B tests but correspond to low tailwater conditions. Group D tests were conducted at fixed tailwater conditions corresponding to a large submergence.Within each group, the jet exit velocity was varied from 0.75 to 1.16 m/s while the channel width was varied from 100 to 400 mm. A two-dimensional laser Doppler anemometer was used to characterize the velocity field. Present observations indicate that the velocity-time history can be used to characterize various regimes of flow. Distinct velocity signature patterns have been identified for the digging and refilling phases. These patterns also serve to distinguish between high and low submergence flow. The complete absence of the refilling phase indicates high submergence flow. Most previous studies made the distinction between high and low submergence based on the tailwater ratio. However, the present results show that the distinction also depends on the jet exit velocity. Though the channel width does not have a significant effect on distinguishing the flow as high or low submergence, the scour pattern is affected by the channel width. Narrower channels tend to provide for a two-dimensional (2D) scour pattern in a nominally 2D flow, whereas, wider channels provide for a three-dimensional mound region. These aspects should be borne in mind while conducting future scour experiments and in developing empirical equations that are commonly used to describe scour geometry. Un programme expérimental a été entrepris pour comprendre le rôle de la largeur de canal et de la profondeur variable du plan d'eau aval sur l'affouillement provoqué par un jet plan pariétal. À cet effet, quatre groupes d'essais, dénotés A, B, C et D, ont été réalisés. Dans le groupe A, pendant chaque essai la profondeur en aval a été graduellement augmentée de 2bo à 20bo d'une façon systématique. Ici, bo est la hauteur de tuyère à la sortie. Dans le groupe B, la profondeur en aval a été graduellement diminuée de 20bo à 2bo. Les essais du groupe C ont été effectués à des profondeurs fixes du plan d'eau aval basées sur des inférences faites à partir des essais du groupe A et du groupe B mais qui correspondent à des tirants d'eau bas. Les essais du groupe D ont été effectués avec un niveau aval fixe correspondant à une grande immersion. Dans chaque groupe, on a fait varier la vitesse de sortie du jet de 0.75 à 1.16 m/s, et la largeur de canal de 100 à 400 mm. Un anémomètre bidimensionnel laser Doppler a été utilisé pour caractériser le champ de vitesse. Les observations faites indiquent que la variation en temps de la vitesse peut servir à caractériser les différents régimes d'écoulement. Des modèles distincts de signature de vitesse ont été identifiés pour les phases de creusement et de remplissage. Ces modèles servent également à distinguer les immersions hautes et basses de l'écoulement. L'absence complète de la phase de remplissage indique un écoulement en forte immersion. La plupart des études précédentes ont fait une distinction entre les immersions élevées et basses basée sur le rapport au tirant d'eau aval. Cependant, les résultats actuels prouvent que cette distinction dépend également de la vitesse de sortie du jet. Bien que la largeur de canal n'ait pas un effet significatif sur la distinction entre une immersion élevée ou basse de l'écoulement, elle affecte par contre la forme de l'affouillement. Les canaux plus étroits tendent à générer une forme bidimensionnelle de l'affouillement dans un écoulement nominalement bidimensionnel, tandis que, les canaux plus larges génèrent une zone tridimensionnelle de monticule. Ces aspects devraient être pris en compte lors des futures expériences sur les affouillements et dans le développement des équations empiriques qui sont généralement utilisées pour en décrire la géométrie. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com