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Commit 2872a540 authored by David Dorchies's avatar David Dorchies
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Close #217 (Reopened issue) + Correction documentation Passe à MacroRugosité

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......@@ -10,19 +10,31 @@ La limite entre le cas émergent et le cas submergé se situe à \(h = 1.1 \time
## Cas submergé
Le calcul du débit se fait par itérations successives qui consistent à trouver la valeur de débit permettant d'obtenir l'égalite entre la vitesse moyenne du lit donnée par :
Le calcul se fait en intégrant le profil de vitesse dans et au-dessus des macrorugosités.
Les vitesses calculées sont les moyennes temporelles et spatiales par plan parallèle au fond.
Dans les macrorugosités, les vitesses sont obtenues par la double moyenne des équations de Navier-Stokes en régime uniforme avec un modèle de longueur de mélange pour la turbulence.
Au dessus des macrorugosités, l'analyse classique de couche limite turbulente est maintenue.
Le profil de vitesse est continu au sommet des macrorugosités et ce dernier dépend des conditions aux limites fixées par l'hydraulique :
- vitesse au fond (sans turbulence) en m/s :
$$u_0 = \sqrt{2 g S D (1 - \sigma C)/(C_d C)}$$
et la vitesse moyenne du lit donnée par intégration des débits entre et au-dessus des blocs :
- contrainte de cisaillement totale au sommet des rugosités en m/s :
$$u_* = \sqrt{gS(h-k)}$$
$$\bar{u} = \frac{Q_{inf} + Q_{sup}}{k}$$
La vitesse moyenne du lit est donnée par intégration des débits entre et au-dessus des blocs :
$$\bar{u} = \frac{Q_{inf} + Q_{sup}}{h}$$
avec respectivement \(Q_{inf}\) et \(Q_{sup}\) les débits unitaires pour la partie dans la canopée et la partie au dessus de la canopée.
### Calcul du débit unitaire *Q<sub>inf</sub>* dans la canopée
Le débit dans la canopée est obtenu par intégration du profil de vitesse (Eq. 9, Cassan et al., 2016)&nbsp:
Le débit dans la canopée est obtenu par intégration du profil de vitesse (Eq. 9, Cassan et al., 2016)&nbsp;:
$$Q_{inf} = \int_{0}^1 u(\tilde{z}) d \tilde{z}$$
......@@ -34,7 +46,7 @@ avec
$$\beta = \sqrt{(k / \alpha_t)(C_d C k / D)/(1 - \sigma C)}$$
avec \(\sigma = 1\) pour \(C_{d0} = 2\), \(\sigma = \pi/4\) sinon
avec \(\sigma = 1\) pour \(C_{d0} = 2\) (blocs carrés), \(\sigma = \pi/4\) sinon (blocs circulaires)
et \(\alpha_t\) obtenu à partir de la résolution de l'équation suivante :
......@@ -54,7 +66,7 @@ $$Q_{sup} = \int_k^h u(z) dz$$
avec (Eq. 12, Cassan et al., 2016)
$$u(z) = \frac{u_*}{\kappa} \ln \left( \frac{z - d}{z_0} \right) - 1 $$
$$u(z) = \frac{u_*}{\kappa} \ln \left( \frac{z - d}{z_0} \right)$$
avec (Eq. 14, Cassan et al., 2016)
......@@ -70,7 +82,7 @@ $$Q_{sup} = \frac{u_*}{\kappa} \left( (h - d) \left( \ln \left( \frac{h-d}{z_0}
## Cas émergent
Le calcul du débit se fait par itérations successives qui consistent à trouver la valeur de débit permettant d'obtenir l'égalité entre la vitesse apparente \(V\) et la vitesse moyenne du lit donnée par&nbsp;:
Le calcul du débit se fait par itérations successives qui consistent à trouver la valeur de débit permettant d'obtenir l'égalité entre la vitesse débitante \(V\) et la vitesse moyenne du lit donnée par l'équilibre des forces de frottements (fond + traînée) avec la gravité&nbsp;:
$$u_0 = \sqrt{\frac{2 g S D (1 - \sigma C)}{C_d C (1 + N)}}$$
......@@ -90,7 +102,7 @@ $$\alpha = 1 - (a_y / a_x \times C)$$
$$V = \frac{Q}{B \times h}$$
### Vitesse entre les blocs *V<sub>g</sub>*
### Vitesse moyenne entre les blocs *V<sub>g</sub>*
$$V_g = \frac{V}{1 - \sqrt{(a_x/a_y)C}}$$
......@@ -102,15 +114,17 @@ $$F = \frac{V_g}{\sqrt{gh}}$$
Si \(F < 1.3\) (Eq. 5, Cassan et al., 2016)
$$f_F(F) = \mathrm{min} \left( \frac{0.4 C_{d0} + 0.7}{1- (F^2 / 4)}, \frac{1}{F^{\frac{2}{3}}} \right)$$
$$f_F(F) = \mathrm{min} \left( \frac{0.4 C_{d0} + 0.7}{1- (F^2 / 4)}, \frac{1}{F^{\frac{2}{3}}} \right)^2$$
sinon
$$f_F(F) = F^{\frac{-4}{3}}$$
(La distinction est uniquement numérique car \(1- (F^2 / 4)\) est non défini pour \(F > 2\))
### Coefficient de friction du lit *C<inf>f</inf>*
Si \(k_s < 10^{-6} \mathrm{m}\) alors
Si \(k_s < 10^{-6} \mathrm{m}\) alors on utilise la formule de Blasius
$$C_f = 0.3164 / 4 * Re^{-0.25}$$
......@@ -118,13 +132,10 @@ avec
$$Re = u_0 \times h / \nu$$
Sinon (Eq. 3, Cassan et al., 2016)
Sinon (Eq. 3, Cassan et al., 2016 d'après Rice et al., 1998)
$$C_f = \frac{2}{(5.1 \mathrm{log} (h/k_s)+6)^2}$$
### Vitesse de cisaillement *u<sub>&ast;</sub>*
$$u_* = \sqrt{gS(h-k)}$$
## Notations
......
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