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

Soutenance de thèse : Gilles ISENMANN

Équipe : MécaFlu

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

Résumé : A l’occasion de cette soutenance, je présenterai les résultats des travaux de recherche que j’ai menés durant ma thèse de doctorat. Mon travail de thèse s’intéresse aux ouvrages mis en place à l’exutoire des réseaux  d’assainissement des eaux pluviales pour piéger  les  matières en suspension (MES) par décantation : débourbeurs, séparateurs particulaires, bassins de rétention,  etc.  L’objectif  est disposer d’un outil permettant d’évaluer l’efficacité de tels ouvrages vis-à-vis de la décantation des MES, ou dit autrement le taux d’abattement des MES dans l’ouvrage. Un  outil  numérique  a  ainsi  été  développé  et  validé. Celui-ci est fondé sur l’approche Euler-Lagrange pour la modélisation 3D de l’écoulement et du transport solide dans l’ouvrage. Les développements numériques s’appuient sur la bibliothèque intermediate du logiciel open-source OpenFOAM®, enrichie de nouvelles conditions d’interaction particule/paroi. Ces dernières permettent de restreindre le dépôt aux zones présentant des caractéristiques  géométriques (pente) et hydrodynamiques (contrainte de cisaillement, énergie cinétique turbulente) favorables. En particulier, une nouvelle relation a été proposée pour le calcul des valeurs seuils en fonction des propriétés de chaque particule (diamètre, masse volumique). Le modèle numérique a été confronté à quatre jeux de données expérimentales. Trois d’entre eux sont issus de la littérature et correspondent à des données collectées sur des modèles réduits de bassin. Le quatrième est composé des mesures effectuées sur un pilote de décanteur à l’échelle 1 dans le cadre de mon  travail de doctorat. L’ensemble de ces expérimentations permettent d’investiguer une large gamme de paramètres représentatifs de l’écoulement (nombres de Froude et de Reynolds) et du transport solide (contrainte de cisaillement adimensionnelle, diamètre adimensionnel des particules). 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% lorsque les dépôts ont lieu sur l’ensemble du fond. Dans le cas de dépôts localisés dans des zones préférentielles, la répartition des dépôts est bien reproduite par le modèle et l’abattement est évalué avec une précision de l’ordre de 10% (hors cas de particules très peu denses et d’écoulements instables).

Cette thèse a été dirigée par M. Robert Mose, co-dirigée par José Vazquez et co-encadrée par Matthieu Dufresne.

La présentation aura lieu le vendredi 29 avril à 9h30 à l'ENGEES (1 quai Koch 67000 Strasbourg).