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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Simulation numérique Des décanteurs lamellaires
à flux croisés
José VAZQUEZ, Antoine MORIN
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
1. Objectifs et méthodologie
2. Principe et choix des modèles
3. Résultats des simulations hydrauliques
4. Modélisation du transport solide
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
11. Objectifs et méthodologie
2. Principe et choix des modèles
3. Résultats des simulations hydrauliques
4. Modélisation du transport solide
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Objectifs
Etudier le comportement hydrodynamique 3D complet des décanteurs, Choisir un modèle de turbulence, les conditions aux limites et un maillage, Modéliser et tester l’efficacité des formes d’entrée et de sortie de l’ouvrage sur l’hydraulique, Modéliser le transport solide.
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Méthodologie de comparaison des modèles
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Maillages 300 000
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Maillages 300 000
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Maillages 300 000
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Maillages 1 500 000
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Maillages 1 500 000
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
21. Objectifs et méthodologie
2. Principe et choix des modèles
3. Résultats des simulations hydrauliques
4. Modélisation du transport solide
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Principe de modélisation
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de RosheimLamellaire : n°1
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Les différentes entrées
Entrée 1 : 1-10 lames
Entrée 5 : 41-50 lames
Fond 1 : 1-10 lames
Fond 5 : 41-50 lames
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Comparaison des modèles
-20,0%
-10,0%
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Entrée lamellaire 1
Maillage 0.3M 1er ordre
Maillage 0.7M 1er ordre
Maillage 0.7M 2ème ordre
Maillage 0.7M p stat
Maillage 1.5M 1er ordre
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de RosheimLamellaire : n°2
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Comparaison des modèles
-30,0%
-20,0%
-10,0%
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Entrée lamellaire 2
Maillage 798077 1er ordre à terminer
Maillage 798077 1er ordre k-e modifié
Maillage 798077 1er ordre surface libre
Maillage 1p5M 1er ordre
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Différence entre la surface libre et la symétrie
Plan de symétrie au dessus de l’entrée
Surface libre plus basse que l’entrée
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Choix des modèles
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
31. Objectifs et méthodologie
2. Principe et choix des modèles
3. Résultats des simulations hydrauliques
4. Modélisation du transport solide
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de RosheimLes différents modèles testés
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies avec et
sans déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de RosheimLamellaire : test 1
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Lamellaire : test 2
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Lamellaire : test 3
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Lamellaire : test 4
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Sans déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Lamellaire : test 5
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Avec déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Lamellaire : test 6
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte avec déflecteur
Entrée directe avec 8 baies
Avec déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Lamellaire : test 7
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte avec déflecteur
Entrée directe avec 8 baies
Avec déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Lamellaire : test 8
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Les lignes de courants : test 1Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Les lignes de courants : test 2
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Les lignes de courants : test 3
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Les lignes de courants : test 4
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Sans déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Les lignes de courants : test 5
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 8 baies
Avec déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Les lignes de courants : test 6
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte avec déflecteur
Entrée directe avec 8 baies
Avec déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Les lignes de courants : test 7
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Le bassin de Rosheim
Canal d’entrée
Entrée directe sans canal
d’alimentation
Entrée directe avec 5 baies
Entrée indirecte avec déflecteur
Entrée directe avec 8 baies
Avec déflecteur
Canal de sortie
Sans déversoir
Avec 5 déversoirsde surverse
Avec 1 déversoirde surverse
Les lignes de courants : test 8
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
% d’efficacité de chaque groupe de lame
Entrée 1-10
Entrée 41-50
Fond 1-10
Fond 41-50
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
% d’efficacité de chaque groupe de lame / entrée
Négatif : sortantPositif : entrant
-30.00%
-20.00%
-10.00%
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
% p
ar ra
ppor
t au
débi
t d'e
ntré
e
Evolution du débit d'entrée pour tous les tests
Cas 1
Cas 2
Cas 3
Cas 4
Cas 5
Cas 6
Cas 7
Cas 8
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Evolution du débit dans le fond pour chaque test
Négatif : sortantPositif : entrant
-20.00%
-15.00%
-10.00%
-5.00%
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
% p
ar r
appo
rt a
u dé
bit
d'en
trée
Evolution du débit dans le fond pour tous les cas
Série1
Série2
Série3
Série4
Série5
Série6
Série7
Série8
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Recirculation avec le fondRecirculations avec le fond pour chaque test
-50.00%
-45.00%
-40.00%
-35.00%
-30.00%
-25.00%
-20.00%
-15.00%
-10.00%
-5.00%
0.00%
Cas 1 Cas 2 Cas 3 Cas 4 Cas 5 Cas 6 Cas 7 Cas 8
% p
ar r
app
ort
au
déb
it d
'en
trée
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
41. Objectifs et méthodologie
2. Principe et choix des modèles
3. Résultats des simulations hydrauliques
4. Modélisation du transport solide
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Répartition granulométrique
% passantMO1-Paris
(µm)CO2-Marseille
(µm)CO3-Marseille
(µm)Séparatif
(µm)d20 8 10 20 10d50 25 30 45 35d80 80 110 170 300d90 500 200 500 1200
Répartition granulométrique
0.0%
10.0%
20.0%
30.0%
40.0%
50.0%
60.0%
70.0%
80.0%
90.0%
100.0%
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Diamètre des particules (µm)
% d
e p
assa
nt
MO1-Paris
CO3-Marseille
Séparatif
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Résultats pour MO1-Paris
0.0%
10.0%
20.0%
30.0%
40.0%
50.0%
60.0%
70.0%
80.0%
90.0%
Incomplètes Lames Fond sortie Fond entrée Fond lames Sortie
% de masse pour chaque partie pour MO1-Paris
1050 kg/m3
1200 kg/m3
1400 kg/m3
1700 kg/m3
2200 kg/m3
2650 kg/m3
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Résultats pour CO3-Marseille% de masse pour chaque partie CO3-Marseille
0.0%
10.0%
20.0%
30.0%
40.0%
50.0%
60.0%
70.0%
80.0%
90.0%
Incomplètes Lames Fond sortie Fond entrée Fond lames Sortie
1050 kg/m3
1100 kg/m3
1200 kg/m3
1400 kg/m3
1700 kg/m3
1800 kg/m3
2200 kg/m3
2650 kg/m3
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Modélisation des décanteurs lamellaires
Laboratoire Hydraulique Urbaine (CNRS-ENGEES-IMFS-UDS)
Résultats en réseau séparatif% de masse pour chaque partie en séparatif
0.0%
10.0%
20.0%
30.0%
40.0%
50.0%
60.0%
70.0%
80.0%
Incomplètes Lames Fond sortie Fond entrée Fond lames Sortie
1050 kg/m3
1200 kg/m3
1450 kg/m3
1700 kg/m3
2200 kg/m3
2650 kg/m3