N° d'ordre

Karim Bekkour

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

• mémoire

N° d'ordre : École Doctorale Mathématiques, Sciences de l'Information et de l'Ingénieur ULP – INSA – ENGEES THÈSE présentée pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur – Strasbourg I Discipline : Sciences pour l'Ingénieur (Spécialité : Mécanique des fluides) par Walid JAAFAR Étude des champs de vitesse dans les effluents des réseaux d'assainissement : Expérimentation et simulation numérique Soutenue publiquement le 21 novembre 2006 Membres du jury Directeur de thèse : M. Karim BEKKOUR, MC HDR, ULP – IMFS – Strasbourg Rapporteur interne : M. Daniel HUILIER, MC HDR, ULP – IMFS – Strasbourg Rapporteur externe : Mme Marie-Noëlle PONS, DR HDR, CNRS – ENSIC – INPL – Nancy Rapporteur externe : M. Sassi BEN NASRALLAH, Pr, ENIM – LESTE – Monastir Examinateur : M. Abdellah GHENAÏM, Pr, INSA – Strasbourg Membre invité : M. Olivier SCRIVENER, DR, CNRS – IMFS – Strasbourg Institut de Mécanique des Fluides et des Solides UMR-7507

• informaticien de l'insa


• ecole nationale d'ingénieurs de monastir


• insa


• ecole doctorale


• mc hdr


• rapporteur externe


• jury de thèse

Sujets

• Mémoire
• Schmitt
• Louis Pasteur University
• Huilier
• Scrivener
• Fischer

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 novembre 2006
• Nombre de lectures: 172
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 10 Mo

Extrait

N° d’ordre :

École Doctorale Mathématiques, Sciences de
l'Information et de l'Ingénieur
ULP – INSA – ENGEES


THÈSE


présentée pour obtenir le grade de


Docteur de l’Université Louis Pasteur – Strasbourg I
Discipline : Sciences pour l’Ingénieur
(Spécialité : Mécanique des fluides)

par

Walid JAAFAR


Étude des champs de vitesse dans les effluents des
réseaux d’assainissement :
Expérimentation et simulation numérique


Soutenue publiquement le 21 novembre 2006



Membres du jury
Directeur de thèse : M. Karim BEKKOUR, MC HDR, ULP – IMFS – Strasbourg
Rapporteur interne : M. Daniel HUILIER, MC HDR,
Rapporteur externe : Mme Marie-Noëlle PONS, DR HDR, CNRS – ENSIC – INPL – Nancy M. Sassi BEN NASRALLAH, Pr, ENIM – LESTE – Monastir
Examinateur : M. Abdellah GHENAÏM, Pr, INSA – Strasbourg
Membre invité : M. Olivier SCRIVENER, DR, CNRS – IMFS – Strasbourg


Institut de Mécanique des Fluides et des Solides UMR-7507








A ma femme et mon fils
A ma mère et à la mémoire de mon père
A tous ceux qui me sont chers






Remerciements
Remerciements

Ce travail de recherche a été mené à l’IMFS sous la direction de
Monsieur Karim BEKKOUR Maître de Conférence à l’Université
Louis Pasteur de Strasbourg. Sa disponibilité et son investissement
permanent m’ont beaucoup aidé et je tiens à lui adresser l’expression
de ma profonde reconnaissance.

Je remercie sincèrement Madame Marie-Noëlle PONS, directeur de
recherche CNRS au LSGC, Monsieur Sassi BEN NASRALLAH, Pro-
fesseur à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Monastir, et Monsieur
Daniel HUILIER Maître de Conférence à l’Université Louis Pasteur
de Strasbourg, d’avoir accepté la lourde tache de rapporteurs.

J’associe à ces remerciements Monsieur Abdellah GHENAÏM, Pro-
fesseur à l’INSA de Strasbourg, pour avoir présidé mon jury de thèse
et pour avoir merveilleusement organisé la soutenance par visio-
conférence avec l’aide de Michel MAYER, l’informaticien de l’INSA.

Je remercie tout particulièrement Monsieur Olivier SCRIVENER, di-
recteur de recherche CNRS à l’IMFS, qui m’a fait l’honneur de par-
ticiper à ce jury de thèse.

Ce travail a pu être réalisé grâce à Philippe SCHMITT et Stéphane
FISCHER pour le développement des prototypes de l’instrument utili-
sés pendant la thèse et pour les nombreuses collaborations et les
multiples échanges qui ont tant apporté à mon travail de recherche.
Qu’ils en soient remerciés.

Enfin ces remerciement ne seraient pas complets si n’exprime pas ma
gratitude envers toute ma famille pour le support qu’ils m’ont appor-
té. Ma mère Naïla à qui je dois toute ma réussite. Ma sœur Fathia et
mes deux frères Skandar et Néjib qui m’ont toujours soutenu et aidé.

Et je terminerai ces remerciements en exprimant tout mon respect et
mon amour à ma femme Ahlem « Hallouma » qui m’a sans cesse sou-
tenu et supporté pendant ces trois années de thèse, sans oublier celui
qui me donne la joie de vivre et toute ma motivation: mon petit bout,
Ahmed-Rayan « Rourou ».
Table des matières






Table des Matières
Résumé i
Abstract ii
Table des figures iii
Liste des tableaux iv
1 Introduction générale 1
1.1 Contexte 2
1.2 Les techniques de mesure des champs de vitesse 3
1.3 Etat de l’art en vélocimétrie ultrasonore 7
1.4 Objectifs 9 5 Références bibliographiques 12

I ECOULEMENT ET TRANSPORT SOLIDE DANS LES RESEAUX D’ASSAINISSEMENT
2 Etude des écoulements dans les réseaux d’assainissement 15
2.1 Introduction 15
2.2 Etude des écoulements turbulents 16
2.2.1 Etablissement des équations de Naviers-Stokes 16
2.2.2 Caractéristiques de l’écoulement turbulent 17
2.2.2.1 Nombres de Reynolds 17 2.2.2.2 Notions de turbulence
2.3 Les différentes approches de la turbulence 18
2.3.1 Approche directe 18 3.2 Description statistique
2.3.2.1 Le modèle k- ε 19 2.3.2.2 modèlek- ω20
2.3.2.3 Le modèle des contraintes de Reynolds RSM 23
2.3.3 Approche spectrale 24
2.3.4 Simulation des grandes structures turbulentes 25
2.3.5 Simulation par les codes de calcul CFD 26
2.4 Modèles de profil moyen de vitesse 27
2.5 Références bibliographiques 30
3 Mécanismes du transport particulaire 31
3.1 Introduction 31
3.2 Nature et origines de la pollution des eaux usées 32
3.2.1 La pollution atmosphérique 33
3.2.2 La pollution provenant des surfaces urbaines
3.2.3 La pollution provenant du réseau 33
Table des Matières
3.3 Caractéristiques de la pollution particulaire 34
3.3.1 Granulométrie 34
3.3.2 Masses volumiques et teneur en matière organique 35
3.3.3 Vitesses de chute des particules en suspension 36
3.4 Mécanismes de transport de la pollution particulaire 37
3.4.1 Bilans des forces agissants sur une particule solide 37
3.4.2 Mécanismes de transport 38
3.5 Modèles mathématiques des écoulements multiphasiques 39
3.5.1 L’approche Eulérienne 39 5.2 L’apLagrangienne
3.5.3 Comparaison des deux approches 40
3.5.4 La méthode Particle-Tracking 41
3.6 Références bibliographiques 43

II INSTRUMENTATION ET METHODES
4 Ultrasons: Propriétés et bases théoriques 45
4.1 Propriétés générales 46
4.1.1 Nature d’une onde acoustique
4.1.2 Modes de vibrations 46 1.3 Vitesse vibrations 47
4.1.4 Fréquence et longueur d’onde 49
4.1.5 Energie 49
4.2 Transducteur 50
4.2.1 Définition 50 2.2 Principe de fonctionnement 50
4.2.3 Caractéristiques 51
4.2.3.1 Rendement
4.2.3.2 La bande passante (BP) 51
4.2.4 Champs ultrasonore 52
4.2.4.1 Formation du faisceau
4.2.4.1.1 Approximation de Fresnel 55
4.2.4.1.2 Approximation de Fraunhofer 56
4.2.5 Réception d’une onde sphérique 58
4.3 Interaction ondes-particules 60
4.3.1 Absorption 61 3.2 Diffusi 62
4.3.2.1 Rétrodiffusion d’une onde acoustique par une sphère 63
4.3.2.2 Echo d’un groupe de particules 66
4.3.3 Divergence du faisceau 68
4.4 Références bibliographiques 70