Résonance des ondes de surface libre provoquée par les manœuvres de vannes

Resonance of free surface waves provoked by floodgates maneuvers

Laboratoire de Recherche : Mécanique des fluides appliquée génie des procédés et environnement, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Sfax, Université de SFAX, TUNISIE
e-mail : alitriki@ymail.com

Résumé

Une modélisation numérique des écoulements transitoires à surface libre provoqués par des manœuvres de vannes est développée. Le modèle est basé sur les équations de Saint Venant, écrites sous forme conservative, pour être résolues numériquement par le schéma de Mc-Cormack. Les applications concernent les écoulements transitoires à surface libre dans un canal rectangulaire où le régime permanent initial est supposé uniforme. Le régime transitoire est provoqué par l’excitation sinusoïdale d’une vanne à l’extrémité amont et une condition de vanne fermée à l’extrémité aval du canal. L’application de cette excitation a permis d’analyser les ondes de surface libre provoquées par les manœuvres de vannes, d’examiner les pseudo-pulsations propres provoquant la résonance des ondes de surface libre et d’étudier l’évolution des profondeurs en fonction du temps en différentes sections du canal. Pour une manœuvre avec la pulsation propre de l’écoulement, on assiste à une surélévation excessive des profondeurs pouvant entraîner l’inondation du canal.

Abstract

A numerical model for transient flow in open channel provoked by floodgates movement is developed. The application of mass and momentum conservation laws yields to a system of two partial differential equations of hyperbolic type. The obtained system is resolved by the Mc-Cormack scheme. Applications concern free surface transient flows in a rectangular channel where the initial steady state is supposed to be uniform. The transient regime is provoked by the movement of a floodgate at the upstream end of the channel producing sinusoidal fluctuations of depth. At the downstream end, a condition of a closed floodgate is imposed. The applied excitation has permitted to analyze wave propagation produced by valve maneuvers, to examine the proper pseudo pulsations provoking the resonance of the free surface waves and to study the evolution of depths according to the time in different sections of the channel. For a sinusoidal excitation with the proper pulsation of the flow, one attends an excessive elevation of depths that can provoke the flooding of the channel.