Stage-discharge relationship for a pipe overflow structure in both free and submerged flow - Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics Année : 2016

Stage-discharge relationship for a pipe overflow structure in both free and submerged flow

Résumé

Many facilities for urban drainage systems are equipped with a pipe overflow structure that can often be treated as a circular broad-crested weir. Thus it is possible to evaluate the overflow discharge through this device by measuring the water levels in the upstream tank and at the outlet of the pipe. In the present study, computational fluid dynamics (CFD) is used to determine a relationship between the discharge and the water levels upstream and downstream of the orifice for a range of diameters between 200 and 600mm and a relative head up to 2. Over 50 numerical simulations are performed to take into account all the operating conditions of the system: free flow, submerged flow and pressurized flow. A regression is applied to the resulting data in order to obtain an orifice equation valid in both free-flow and submerged-flow regimes. Specific formulas, derived from Bernoulli's theorem, are also given for pressurized flows. The proposed methodology is applied to two examples
De nombreuses installations de drainage urbain sont équipées d'une structure de trop-plein qui peut souvent être traitée comme un déversoir circulaire à large arête. Il est ainsi possible d'évaluer l'écoulement du trop-plein à travers ce dispositif en mesurant les niveaux d'eau dans le réservoir amont et à la sortie du tuyau. Dans la présente étude, la dynamique des fluides computationnelle (CFD) est utilisée pour déterminer une relation entre le débit et les niveaux d'eau en amont et en aval de l'orifice pour une plage de diamètres comprise entre 200 et 600 mm et une hauteur de chute relative allant jusqu' à 2. Plus de 50 simulations numériques sont réalisées pour prendre en compte toutes les conditions de fonctionnement du système: débit libre, débit immergé et débit sous pression. Une régression est appliquée aux données résultantes afin d'obtenir une équation d'orifice valide dans les régimes à écoulement libre et à écoulement submergé. Des formules spécifiques, dérivées du théorème de Bernoulli, sont également données pour les écoulements sous pression. La méthodologie proposée est appliquée à deux exemples.

Dates et versions

hal-01723104 , version 1 (05-03-2018)

Identifiants

Citer

Gilles Isenmann, Salma Bellahcen, José Vazquez, Matthieu Dufresne, Claude Joannis, et al.. Stage-discharge relationship for a pipe overflow structure in both free and submerged flow. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 2016, 10 (1), pp.283-295. ⟨10.1080/19942060.2016.1157100⟩. ⟨hal-01723104⟩
111 Consultations
0 Téléchargements

Altmetric

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More