Ecoulement et transport solide sur les sols urbains
Institution:
Rennes, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work deals with the experimental and numerical modeling of free surface flow over a porous bed. We are concerned with the interaction between particle and fluid in the region involving both the porous bed and the clear fluid. Thus, we propose to use the CFD (Computational Fluid Dynamics)-DEM (Discrete Element Method) coupling method which can deal with the interaction of fluid and particles. In this context, a numerical model is developed. A comparison of the results getting from this numerical tool with the experimental data available in the literatures proved that the numerical tool developed here can be used in situations where the Reynolds number and the porosity are different. The effects of the flow conditions, including inclination, inflow rate, seepage outflow rate, and particle size, on the flow over porous bed and particle transport are further investigated both numerically and experimentally. The numerical results are comparable to the ones obtained with laboratory experiment. Based on the analysis of these results, several equations of the flow and sediment transport over the porous bed are obtained. The sediment incipient motion and porous bed clogging are also investigated with the experimental and numerical method.
Abstract FR:
Ce travail porte sur la modélisation expérimentale et numérique des écoulements à surface libre sur un lit poreux. Les applications concernent l'interaction entre les particules et le fluide dans la région impliquant à la fois le lit poreux et le liquide clair. Pour cela, nous utilisons la méthode du couplage CFD (computational fluid dynamics)-DEM (Eléments Discrets) qui peut traiter l'interaction entre le fluide et les particules. Dans ce contexte, un modèle numérique est développé et a été validé par comparaison avec des résultats expérimentaux obtenus par PIV (Particle Imaging Velocimetry). Une étude paramétrique montrant l’influence de la pente, le débit d'entrée, le débit d'infiltration et la taille des particules sur l'écoulement et sur le transport des particules est développée numériquement et expérimentalement. Les résultats numériques sont comparables à ceux obtenus avec l'expérience de laboratoire. L'analyse des résultats a conduit à proposer plusieurs équations de l'écoulement et du transport des sédiments sur le lit poreux. Le seuil de mise en mouvement des sédiments et le colmatage du lit poreux sont également étudiés