Simulations numériques des écoulements dans un décanteur lamellaire à contre-courant

Abstract

RESUMELa décantation lamellaire est l'un des procédés que l'on peut mettre en oeuvre pour séparer la pollution véhiculée dans les eaux de ruissellement. Les décantateurs lamellaires présentent l'avantage d'être à la fois des ouvrages compacts comparativement aux bassins de retenues, mais également, d'offrir des perfomances élevées du fait de leur surface de décantation très étendue. L'optimisation de leur fonctionnement hydraulique devrait permettre d'obtenir un écoulement homogène sur toute la surface de décantation, et des conditions d'écoulement proche d'un régime laminaire.Or peu de travaux de modélisation ont été présentés sur de tels ouvrages. Aussi, afin d'étudier leur fonctionnement hydraulique, nous avons employé un logiciel de calcul qui résout les équations de Navier-Stokes et simulé les mouvements d'un fluide dans un décanteur lamellaire. L'espace étudié a été divisé en cellules et le calcul a été effectué dans chaque cellule avec un intervalle de temps donné. Pour les besoins de l'étude nous avons utilisé le code CFX version 5.0 commercialisé par ANSYS.Le type de décanteur étudié est un décanteur lamellaire fonctionnant à contre-courant. Les calculs obtenus ont montré que les conditions d'entrée influent sur la nature de l'écoulement sous la structure lamellaire. En choisissant une ouverture adéquate on peut réduire les turbulences qui se forment sous les lames. L'examen des champs de vecteurs vitesse tend à montrer qu'il faut pénétrer sous les lames avec des vitesses d'écoulement très faibles, inférieures à 10 cm/s. Plus marquante est l'influence des goulottes de reprise des eaux après décantation. Lorsque le décanteur est muni de goulottes de reprise des eaux claires, on observe une nette réduction des phénomènes de re-circulation et d'écoulement à contresens dans la structure lamellaire tels qu'ils ont pu être observés dans un décanteur dépourvu de goulotte. L'emploi des goulottes de reprise améliore donc l'homogénéité de l'écoulement dans les lames.

Inflow based investigations on the efficiency of a lamella particle separator for the treatment of stormwater runoffs

“…The design of the inflow plate was analyzed as well as the creation of a homogenous inflow and distribution of the flow inside the lamella chamber. (Morin, 2002) In the year 2006 further numerical investigations were carried out in cooperation with the Laboratoire de Génie des Procédés et Environnement at the University of Bordeaux by applying a three-dimensional model on the particle separator. (Morin, 2006) (Morin et al, 2007) (Morin et al, 2008) (Morin et al, 2009)…”

Simulations numériques des écoulements dans un décanteur lamellaire à contre-courant

“…Le décanteur comportant un nombre important de lames, il n'a pas été possible de modéliser l'écoulement réel entre toutes les lames car le nombre de cellules nécessaires pour calculer les champs de vitesses, conduit au dépassement de la capacité de l'ordinateur. Aussi, l'ensemble des lames a été représenté par une zone de résistance à l'écoulement, comme s'il s'agissait d'un bloc poreux décrit par sa perméabilité (MORIN 2007).…”