Numerical study of the influence of Geometrical Parameters on flow in water Pump-Sump

Etudes hydrauliques de l'influence des géométries des bassins sur l'alimentation des pompes

Abir Issa (1)

1 LML - Laboratoire de Mécanique de Lille - FRE 3723

Two fundamental types of flow problems besetting water intakes are swirling flow problems in the pump sump and sediment problems at entrance or within intakes. Both problems reduce intake performance and lead to increased plant operating costs. Experiments were conducted in order to select best positions of the suction pipe of a water-intake sump. These experiments show qualitative results concerning flow disturbances in the pump-intake related to sump geometries and position of the pump intake. The purpose of the paper is to reproduce the flow pattern and confirm the geometrical parameter influences of the flow behavior in such a pump. The numerical model solves the Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with a near- wall turbulence model. In the validation of this numerical model, emphasis was placed on the prediction of the number, location, size and strength of the various types of vortices. The paper mainly focuses first, on mesh geometry turbulence model, closures and boundary conditions. Secondly, a comparison of different flow patterns for several intake locations in the sump will be presented.

Les travaux portent sur l'analyse des écoulements qui se développent dans les bassins d'alimentation de pompes. Les structures qui en découlent sont généralement des tourbillons qui peuvent entrainer de l'air ou des particules solides comme les sédiments. Ce problème est généralement rencontré pour des applications d'irrigations, de captage des eaux usées et pour quelques applications marines. Les travaux présentent d'une part, des résultats expérimentaux obtenus sur une configuration de bassin d'alimentation de pompes de forme rectangulaire. Plusieurs configurations géométriques sont testées et analysées en particulier celles qui traitent de l'influence de l'immersion du tuyau d'alimentation et de sa position entre les murs latéraux. D'autres parts, une analyse basée sur une modélisation numérique de type RANS, permet de comprendre certains phénomènes, pour des configurations bien documentées qui ont également fait l'objet de résultats publiés. L'étude numérique est ensuite étendue à d'autres configurations en particulier pour détecter l'influence relative de certains paramètres géométriques jugés importants pour modifier les structures d'écoulements dans ces bassins

Mots clés: Bassin d'aspiration Tourbillons issus de la surface libre<br /> Tourbillons issus des parois<br /> Modèle de turbulence

Mots clés: Pump sump<br /> Free surface vortex<br /> Subsurface vortex<br /> Turbulence model

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Abir Issa. Etudes hydrauliques de l'influence des géométries des bassins sur l'alimentation des pompes. Sciences de l'ingénieur [physics]. Arts et Métiers ParisTech, 2009. Français. ⟨NNT : 2009ENAM0036⟩. ⟨pastel-00005783⟩