Effect of seepage on scour due to submerged jets and resulting flow field

摘要

Des expériences ont été entreprises pour étudier l'effet d'une infiltration ascendante sur les caractéristiques d'un affouillement dû à un jet horizontal immergé et l'écoulement résultant dans la cuvette de l'affouillement. Dans les expériences, les facteurs d'immersion des jets allaient de 3.22 à 26.5 et les nombres de Froude de 0.82 à 1.48 sur des lits de sédiments (de taille médiane =0 8 mm, 1.86 mm et 3 mm) en aval d'une vanne sous différentes vitesses ascendantes d'infiltration. Les dimensions caractéristiques de la cuvette d'affouillement déterminées à partir des profils à l'équilibre sont : sa profondeur maximum, la distance horizontale entre ce maximum et la vanne, l'extension horizontale de la cuvette depuis la vanne, la hauteur de dune et la distance horizontale entre la crête dunaire et la vanne. Les résultats expérimentaux montrent que toutes ces longueurs caractéristiques diminuent avec l'augmentation de la vitesse d'infiltration, en raison de la déflection du jet par cette vitesse ascendante d'infiltration. En utilisant les données expérimentales, la variation en temps de la profondeur d'affouillement est mesurée par une loi exponentielle, où l'échelle de temps décroît linéairement avec l'augmentation du rapport de la vitesse d'infiltration à la vitesse du jet sortant. Le champ d'écoulement dans l'affouillement, sous différentes vitesses ascendantes d'infiltration, a été mesuré par vélocimétrie acoustique Doppler.%Experiments were conducted to investigate the effect of upward seepage on the characteristics of scour hole due to horizontal submerged jets and the resulting flow field within the scour hole. In the experiments, the submerged jets had a range of submergence factors from 3.22 to 26.5 and jet Froude numbers from 0.82 to 1.48 over beds of sediments (median sizes = 0.8 mm, 1.86 mm and 3 mm) downstream of a sluice gate under different upward seepage velocities. The characteristic lengths of the scour hole determined from the equilibrium scour profiles are: The maximum equilibrium scour depth, the horizontal distance of maximum scour depth from the sluice gate, the horizontal extension of scour hole from the sluice gate, the dune height and the horizontal distance of dune crest from the sluice gate. The experimental results show that all the characteristic lengths decrease with increase in seepage velocity, as a result of jet deflection by the upward seepage velocity. Using the experimental data, the time-variation of scour depth is scaled by an exponential law, where the time scale decreases linearly with increase in the ratio of seepage velocity to issuing jet velocity.