Approche Euler-Lagrange pour la modélisation du transport solide dans les ouvrages de décantation

Euler-Lagrange approach to simulate sediment transport in settlers

• Auteur / Autrice : Gilles Isenmann
• Direction : Robert Mosé, José Vazquez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides
• Date : Soutenance le 29/04/2016
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Yannick Hoarau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Frey, Matthieu François Daniel Dufresne
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Benjamin Dewals, Denis Dartus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique hydro-sédimentaire

Analyse par sédimentation

Lagrange, Équations de

Théorie du transport

Modélisation CFD

Modèles mathématiques

Écoulement (hydrologie)

Mots clés libres

Approche Euler-Lagrange

Suivi de particules

Transport solide

Décantation

Matières en suspension

Abattement

Modèle numérique

CFD

Pilote échelle 1

Zones préférentielles de dépôts

Euler-Lagrange approach

Particle tracking

Sediment transport

Sedimentation

Suspended solids

Settling efficiency

Numerical model

CFD

One-scale pilot

Spatial distribution of sediments

Résumé

L’objectif de cette thèse est le développement et la validation d’un outil numérique permettant d’évaluer la performance d’un ouvrage de décantation. L’approche Euler-Lagrange est retenue pour la modélisation de l’écoulement et du transport solide. De nouvelles conditions d’interaction particule/paroi permettent de restreindre le dépôt aux zones présentant des caractéristiques géométriques et hydrodynamiques favorables. Le modèle numérique est confronté à quatre jeux de données expérimentales. L’ensemble de ces expérimentations permettent d’investiguer une large gamme des paramètres représentatifs de l’écoulement et du transport solide. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux permet de conclure sur la capacité du modèle à prévoir l’abattement des particules dans un ouvrage de décantation avec une précision de l’ordre de 5 pourcents lorsque les dépôts ont lieu sur l’ensemble du fond et de 10 pourcents dans le cas de dépôts localisés dans des zones préférentielles.

The objective of this thesis is the development and the validation of a numerical tool to estimate the trapping efficiency of settlers. The Euler-Lagrange approach is chosen to simulate the flow and the sediment transport. New particle/wall interaction conditions are developed to take into account the geometric and hydrodynamic characteristics to enable the deposit. The numerical model is compared to four sets of experimental data. All these experiments enable to study a wide range of parameters that describe the flow and the solid transport. The comparison between the numerical and experimental results shows that the model is able to estimate the trapping efficiency of particles in a settler with an accuracy of about 5 percent when the particles settle all over the bed of the basin and about 10 percent in case of located deposits.