Assistance au calage de modèles numériques en hydraulique ... - TEL

ANNEXE E RÉSISTANCE À L’ÉCOULEMENT – HISTORIQUEBecause boundary stress is a highly influential factor, effective treatment and accurateevaluation of frictional-resistance effects are vital to successful implementation ofunsteady open-channel flow models. Unfortunately, although efforts are continually directedtoward developing new and varied numerical methods for solving the unsteadyflow equations, less attention is paid to the importance of proper and exacting implementationand calibration of resultant models.Ils constatent aussi que le modélisateur ne possède que peu de moyens pour s’assurerd’employer une valeur convenable du coefficient de résistance :As a consequence, little quantitative information and few guidelines are availablefor evaluating, assessing, and specifying the frictional-resistance coefficient in unsteadyopen-channel flow simulation.E.5 Lien avec la mécanique des fluidesLe début du XX e siècle aura vu, avec les avancées de la mécanique des fluides, l’avènementd’une théorie pour la résistance à l’écoulement. Pour plus de précisions surces recherches, le lecteur pourra consulter les synthèses historiques réalisées par Ackers(1958) et Carter et al. (1963).E.5.1Notion de rugosité équivalenteLa notion de rugosité équivalente trouve sa source dans les études de Nikuradse 22sur des conduites dont la rugosité avait été créée artificiellement par des grains de sablede diamètre donné. Cette rugosité équivalente – notée k s – comme l’indique Chow(1973, p.195) n’est pas seulement une mesure des dimensions des éléments constituantla rugosité :The roughness height is merely a measure of the linear dimension of the roughnesselements but is not necessarily equal to the actual, or even an average, height. Forexample, two roughness elements may have different linear dimensions, but, owing tothe difference in shape and orientation, they may produce identical roughness effectand, thus, their roughness will be designated by the same roughness height.Une étude des effets de la taille, de la forme et de l’espacement d’éléments artificiels aété réalisée par Schlichting (1979, p. 623-626) 23 , et le lecteur intéressé pourra trouverune synthèse de ces influences dans l’article de Rouse (1965). L’influence de la nonuniformitéde la surface peut cependant être négligé devant les autres sources de résistance(Rouse, 1965, p. 14) :In a word, at least for the present, the change in surface resistance occasioned by nonuniformityof the flow section can be assessed only qualitatively. In many cases of boundarynonuniformity, however, surface effects play a role that is minor compared with thoseof shape and wave formation.Chow (1973, p. 196) a proposé un tableau de valeurs approximatives de cette rugositééquivalente pour différents matériaux. Pour le lit d’une rivière naturelle, il estime0,03 m k s 0,9 m.22. NIKURADSE, J. (1933), Strömungsgesetze in rauhen Röhren. Verein Deutscher Ingenieure, Forschungsheft,vol. 361.23. La première édition date de 1936.263