Simulations numériques des écoulements dans un décanteur lamellaire à contre-courant

摘要

La décantation lamellaire est l'un des procédés que l'on peut mettre en œuvre pour séparer la pollution véhiculée dans les eaux de ruissellement. Les décantateurs lamellaires présentent l'avantage d'être à la fois des ouvrages compacts comparativement aux bassins de retenues, mais également d'offrir des performances élevées du fait de leur surface de décantation très étendue. L'optimisation de leur fonctionnement hydraulique devrait permettre d'obtenir un écoulement homogène sur toute la surface de décantation, et des conditions d'écoulement proches d'un régime laminaire.rnOr, peu de travaux de modélisation ont été présentés sur de tels ouvrages. Aussi, afin d'étudier leur fonctionnement hydraulique, nous avons employé un logiciel de calcul qui résout les équations de Navier-Stokes et simulé les mouvements d'un fluide dans un décanteur lamellaire. L'espace étudié a été divisé en cellules et le calcul a été effectué dans chaque cellule avec un intervalle de temps donné. Pour les besoins de l'étude, nousrnavons utilisé le code CFX version 5.0 commercialisé par Ansys.rnLe type de décanteur étudié est un décanteur lamellaire fonctionnant à contre-courant. Les calculs obtenus ont montré que les conditions d'entrée influent sur la nature de l'écoulement sous la structure lamellaire. En choisissant une ouverture adéquate, on peut réduire les turbulences qui se forment sous les lames. L'examen des champs de vecteurs vitesse tend à montrer qu'il faut pénétrer sous les lames avec des vitesses d'écoulement très faibles, inférieures à 10 cm/s.rnPlus marquante est l'influence des goulottes de reprise des eaux après décantation. Lorsque le décanteur est muni de goulottes de reprise des eaux claires, on observe une nette réduction des phénomènes de re-circulation et d'écoulement à contresens dans la structure lamellaire tels qu'ils ont pu être observés dans un décanteur dépourvu de gou-lotte. L'emploi des goulottes de reprise améliore donc l'homogénéité de l'écoulement dans les lames.%Lamellar separation is one of the processes that can be used to separate pollutants from runoffs before discharge in the environment. Lamella separators have the advantage of:rn1. consisting of compact equipment compared with storage basins;rn2. offering high performances owing to their large separating surface.rnThe optimisation of their hydraulic functioning should ensure an homogeneical flow on the entire clarification surface, as well as flowing conditions that are nearly similar to a laminar system. So far, few modelling investigations have been carried out on such equipment. In order to study its hydraulic functioning, we have used a calculation software that solves Navier-Stokes equations and simulates the movements of a fluid inside a lamella separator, The space considered was divided into cells and calculation was made within each cell with a given time interval. For the purpo-rnse of this research, we used the CFX code version 5.0 commercialised by Ansys. The type of separator that was studied is a lamella separator functioning with counter flow effect. The results showed that the inflow conditions affect the nature of the flow under the lamella structure. Choosing an appropriate opening can reduce turbulences formed under the lamellas. The examination of the fields of velocity vectors tends to show that penetration under the lamellas should be at very low flowspeeds, inferior to 10 cm/s. More noticeable is the influence of drainage channels after clarification. When the separator is equipped with drainage channels for clear waters, a significant reduction of counter flow recirculation phenomena can be observed compared with what could be observed in a separator with no channels. Therefore, the use of drainage channels improves the flow homogeneity in the lamellas.