2D Numerical simulation of four branches experimental supercritical junction flows
Simulation numérique 2D des écoulements observés expérimentalement à la jonction de quatre canaux en régime torrentiel
Résumé
Four typical supercritical flows have been studied experimentally in a four-branch channel intersection. The water depth field of each flow configuration was measured on the physical model and then compared to the water depths computed with a 2-dimensional shallow water equation model using four different mesh densities. This comparison shows that, for all the meshes, the model is able to capture the main observed flow structures : oblique and normal hydraulic jumps, eddying on the downstream corner and deflection planes. Nevertheless, some discrepancies occur concerning the exact locations, shapes and intensities of these structures. Besides, a statistical analysis was performed in order to compare precisely the measured water depths and the computed water depths interpolated on the measurement grid. It appears that the water depth prediction quality depends mainly on the capacities of the code to simulate the width and angle of the measured oblique jump. Furthermore, it was shown that the use of a coarse mesh does not permit to capture the local high water depth zones and that the interpolation of the numerical results using this mesh density on the measurement grid tends to smooth the predicted flow. Finally, we observed that the average standard deviation of the measured water depths is of the same order of magnitude as the root mean square error between computed and observed water depth fields for all the configurations.
Suite à l`étude expérimentale des écoulements apparaissant à la jonction de quatre canaux, une cartographie des champs de hauteur d`eau a été réalisée pour chacun des types d`écoulement observé. Ce champs peut alors être comparé avec le champ de hauteur d`eau calculé numériquement à partir d`un modèle 2D résolvant les équations de St Venant utilisant différentes densités de maillage. Cette comparaison montre que quel que soit le maillage utilisé, le modèle 2d est capable de bien reproduire les structures d`écoulements observées même si des différences apparaissent en ce qui concerne la localisation exacte et la taille de certaines structures. Il s`avère ainsi que la qualité de prédiction des hauteurs d`eau dépend fortement de la capacité du modèle à reproduire fidèlement les caractéristiques du ressaut oblique apparaissant dans la jonction. Enfin, il apparaît que si l`utilisation d`un maillage grossier a tendance à simplifier la forme de l`écoulement calculé numériquement, au contraire l`utilisation d`un maillage très fin tend à sous-estimer la largeur du ressaut oblique calculé.