Validation de la conception d'un puits de chute vortex

VINCI souhaite valider la robustesse du design du puits de chute. 3D EAU a réalisé une modélisation 3D détaillée de l’ouvrage, pour analyser la capacité d’évacuation de l’ouvrage et extraire les paramètres nécessaires aux calculs de structure.

CLIENT INGETEC - VINCI
STADE DU PROJET Avant-projet
OUVRAGE Puits de chute vortex de 30m
MODÉLISATION Diagnostic hydraulique
& modélisation 3D
LE PROJET

Modéliser un puits vortex pour mieux comprendre son fonctionnement

Dans le cadre d'un projet nécessitant l’évacuation des eaux pluviales, VINCI prévoit la mise en oeuvre d'un puits de chute. Ce puits est composé d’une volute hélicoïdale, d’un fût vertical de 30 m et d’une chambre de dissipation en pied du puits.

VINCI souhaite étudier la robustesse de son design de puits de chute, vis-à-vis de trois problématiques principales:

  • Gestion de l’air (absence d’occlusion)
  • Calcul de la contrainte appliquée par l’eau sur le fût (balourd)
  • Risque d’abrasion en pied du puits de chute
L'ENJEU HYDRAULIQUE

Pourquoi modéliser un puits de chute en 3D ?

Les puits de chute, de type vortex ou à paliers, sont généralement mis en oeuvre afin d'accompagner l'écoulement lorsqu'un projet nécessite de faire chuter les effluents de plusieurs mètres.

Le dimensionnement de ces ouvrages est réalisé de façon empirique sur la base de données expérimentales. Cependant, chaque ouvrage est unique du fait de son contexte (profondeur, gamme de débit, ...). La question de la fiabilité de l'extrapolation des résultats se pose alors.

Lorsque les dimensions du puits de chute s'écartent des cas couramment rencontrés, la modélisation 3D peut être mise en oeuvre afin de valider la capacité de transit du dispositif et l'optimiser si nécessaire.

LES OBJECTIFS

Une modélisation répondant à 3 objectifs

01 Capacité hydraulique

S’assurer de la capacité hydraulique du système pour le débit maximal

02 Calcul des forces de pression

Dimensionner et placer les ancrages

03 Optimisations du design

Optimiser, si nécessaire, le design du puits en ajoutant des aménagements, ou en modifiant légèrement le génie civil.

NOTRE APPROCHE

De l'analyse hydraulique à la simulation 3D

01

Analyse hydraulique

Analyse préalable du fonctionnement hydraulique et identification des points faibles du design.

02

Modélisation de l'ouvrage

Reproduction numérique de la géométrie (entrée, génie civil exact de la volute, fût, chambre de dissipation, évents pour gérer l’air,...), et maillage.

03

Simulation des effluents

Résolution numérique 3D des équations de Navier Stockes moyennées.

04

Analyse des résultats

Analyse des simulations, extraction des paramètres d'intérêt et proposition de pistes d'optimisation.

LE RÉSULTAT

Un fonctionnement hydraulique validé grâce à la simulation

À l'issue des simulations, l'ensemble des principaux phénomènes hydrauliques du projet a pu être évalué.

✓ Absence d'occlusion
✓ Alimentation tangentielle du fût
✓ Circulation ininterrompue de l'air
✓ Calcul des forces de pression dans le fût (balourd) et en pied de chute
Conclusion

Les résultats de simulation ont permis d’aboutir rapidement à la validation de la capacité de l’ouvrage et aux éléments nécessaires au calcul de structure.

EN IMAGES

Nous vous présentons une vidéo récapitulative ci-dessous

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