Etude numérique 2D avec 4 orifices

Après avoir réaliser la modélisation numérique de l'évolution des effluents à la sortie d'un orifice du diffuseur, nous allons reprendre de nouveaux calculs en considérant 4 orifices de sortie cette fois ci. Nous repartons donc du début, en générant une nouvelle géométrie, un nouveau maillage, et en réalisant les calculs sur StarCCM+. Les résultats obtenus, pour différentes configurations, sont exposés ci-après.

 

Configuration 1: Vitesse d'injection: 0,8289m.s-1

                           Vitesse du courant de fond:1m.s-1

 

Dans la première configuration, nous reprenons les données de base de l'étude effectuée avec un orifice, avec une vitesse d'injection des effluents de 0,8289m.s-1 et une vitesse du courant de fond de 1m.s-1.

 

Figure 26: Évolution de la fraction massique en effluents dans le milieu pour un diffuseur possédant 4 orifices.

 

Sur la figure 26 est représenté l'évolution de la fraction massique en effluents dans le milieu, dans le cas où le diffuseur est constitué de 4 orifices. Nous pouvons deviner la présence des 4 orifices, au niveau des ouvertures laissées dans la figure noire rectangulaire. Nous pouvons remarquer une augmentation importante de la fraction massique dans l'ensemble du domaine par rapport au cas où nous avions un seul orifice. Cela paraît cohérent puisque nous multiplions par 4 le nombre de sortie. En revanche, de la même manière que dans le cas d'un orifice, les effluents restent concentrés sur le fond de l'océan. Comme il l'a été évoqué précédemment, ceci est du au fait que la masse volumique des effluents est plus importante (35%) que la masse volumique de l'eau salée constituant le milieu. Par conséquent, les effluents vont avoir tendance à être entraîné vers le fond.

 

 

Figure 27: Profil de la fraction massique en effluents à la limite gauche du domaine.

 

La figure 27 représente le profil de la fraction massique en effluents à la limite gauche du domaine. Nous pouvons constater que les effluents restent sur le fond de l'océan, comme dans le cas où nous avions considéré un seul orifice de sortie. Nous pouvons également remarquer que la fraction massique est très importante. En effet, nous nous situons à une distance de 20m du diffuseur, et pourtant, la fraction massique prend encore une valeur maximale de 1. Ce résultat paraît très important, car nous nous rendons alors compte de l'impact que peut avoir ce rejet sur une grande distance.

 

Configuration 2: Vitesse d'injection: 0,8289m.s-1

                           Vitesse du courant de fond:2m.s-1

 

Dans la configuration 2, nous reprendrons également les paramètres utilisés dans le cadre de l'étude précédente, avec une vitesse d'injection de 0,8289m.s-1, et d'une vitesse du courant de fond de 2m.s-1.

 

 

Figure 28: Évolution de la fraction massique en effluents dans le milieu pour un diffuseur possédant 4 orifices.

 

La figure 28 nous permet d'observer l'évolution de la fraction massique en effluents pour un diffuseur possédant 4 orifices. Comme dans le cas précédent, les effluents sont plus concentrés que dans le cas de l'étude avec un seul orifice. Ceci paraît tout à fait logique. Par ailleurs, les effluents sont toujours positionnés sur le fond de l'océan de part leur masse volumique importante. En revanche, nous pouvons constater que l'augmentation de la vitesse du courant de fond (qui est double par rapport au cas précédent) a tendance à réduire la zone de forte concentration. La dilution semble être bien plus importante que dans le cas d'une faible vitesse de courant. Nous rejoignons ici les résultats observés dans le cas de l'étude d'un seul orifice, car de la même manière que précédemment, l'augmentation de la vitesse du courant de fond entraîne une augmentation significative de la dilution des effluents dans le milieu.

 

 

Figure 29: Profil de la fraction massique en effluents à la limite gauche du domaine.

 

La figure 29 représente le profil de la fraction massique en effluents à la limite gauche du domaine. Nous remarquons que les effluents restent déposés sur le fond de l'océan, puisque ces derniers ne dépassent pas la hauteur de 2,5m au dessus du sol. Cependant, la fraction massique en effluents reste élevé, avec une valeur maximale de 0,86 proche du sol (à 20m du diffuseur). Mais il est nécessaire de reconnaître que la fraction massique est en légère diminution par rapport au cas précédent. Nous vérifions bien le fait que, plus la vitesse du courant de fond augmente, et plus le phénomène de dilution des effluents dans l'océan sera important.

 

Configuration 3: Vitesse d'injection: 0,8289m.s-1

                           Vitesse du courant de fond:3m.s-1

 

Dans le cas de la configuration 3, nous utiliserons une vitesse d'injection des effluents de 0,8289m.s-1, et une vitesse du courant de fond de 3m.s-1.

 

 

Figure 30: Évolution de la fraction massique en effluents dans le milieu pour un diffuseur possédant 4 orifices.

 

La figure 30 nous permet d'observer l'évolution de la fraction massique en effluents pour un diffuseur possédant 4 orifices. Nous constatons que, comme dans l'ensemble des cas précédent, les effluents sont concentrés vers le fond de l'océan. Et, comme pour les configurations 1 et 2 présentées dans le cadre de cette étude avec 4 orifices, la fraction massique en effluents est bien plus importante que dans le cas d'un seul orifice. Ce qui, une fois de plus, paraît tout à fait cohérent, puisque nous multiplions par 4 le nombre de sortie. En revanche, il est interessant de noter que, une fois de plus, l'augmentation de la vitesse du courant de fond (multipliée par 3 par rapport à la vitesse initiale), augmente de façon importante la dilution des effluents dans le milieu qu'est l'eau salée, puisque la zone à forte concentration en effluents est réduite de manière significative.

 

 

Figure 31: Profil de la fraction massique en effluents à la limite gauche du domaine.

 

La figure 31 représente le profil de la fraction massique en effluents à la limite gauche du domaine. Comme nous avons pu le dire précédemment, les effluents restent disposés sur le fond de l'océan. En effet, ces derniers ne dépassent pas la hauteur de 3m. Nous pouvons également remarquer que la fraction massique reste très importante. En effet, nous nous situons toujours à une distance de 20m du diffuseur, et la fraction massique prend encore une valeur maximale de 0,82. Toutefois, celle-ci est en diminution, ce qui tend à prouver le fait que une augmentation de la vitesse du courant de fond entraîne une augmentation de la dilution des effluents dans le milieu.

 

Bilan de cette étude numérique avec 4 orifices

 

Au final, nous pouvons conclure que la présence des quatre orifices, pour la même vitesse d'injection que dans le cas d'un seul orifice, augmente de façon significative la fraction massique en effluents dans le milieu. Ce qui paraît tout à fait cohérent, puisque nous multiplions par quatre la sortie.

En ce qui concerne les similitudes avec la partie à un orifice, nous pouvons constater que les effluents sont entraînés vers le fond de part leur importante masse volumique. Par ailleurs, nous observons également une augmentation de la dilution lorsque le courant marin ou courant de fond est plus important. Nous voyons alors là toute l'importance de positionner le diffuseur dans un endroit possédant de forts courants. Car ces derniers vont favoriser la dilution des effluents et ainsi réduire leur impact sur le milieu aquatique.

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