Modélisation et simulation de la sédimentation de particules de boue dans un clarificateur

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Modélisation et simulation de la sédimentation

Labo LJK
Equipe EDP
Encadrants Georges-Henri.Cottet@imag.fr,Catherine.Cadet@gipsa-lab.grenoble-inp.fr,Emmanuel.Maitre@imag.fr

Thème général

Un clarificateur est un dispositif se présentant comme une cuve, par exemple cylindrique, prenant en entrée de l'eau chargée de particules de boues et séparant ces deux constituants. Il est utilisé pour assainir les eaux usées. Le dispositif global comporte aussi une partie en amont qui transforme ces eaux usées, via un processus biologique, en cette suspension de boues. Ce pré-traitement n'est pas l'objet de la présente étude. Le but ici est de modéliser et simuler, en partant d'un code numérique pré-existant, la sédimentation des particules de boues, qui sont évacuées en fond de cuve, alors que l'eau saine sort par le haut du dispositif. Pour plus de détails, consulter cet article de Catherine Cadet.

Sujet

L'eau chargée de boues sera considérée comme un fluide diphasique obéissant à des équations de type Navier-Stokes. Contrairement à certaines études existantes [1] qui considèrent le milieu comme unidimensionnel et des équations moyennées sur la hauteur de la cuve, nous proposons ici de résoudre directement les équations en 2D ou 3D. La difficulté sera de déterminer et de prendre en compte numériquement des conditions aux limites d'entrée et de sortie. Pour des besoins de comparaison et de calage des paramètres par rapport aux débits et concentrations réalistes, C. Cadet dispose d'un code Simulink (Matlab) correspondant à un Benchmark simulant une station d'épuration dans différents modes de fonctionnement (avec ou sans "pluie").

Compétences attendues

Cet IRL s'adresse aux étudiants de la filière MMIS, de préférence. Il s'agira de comprendre des articles de recherche (en anglais), et d'adapter un code de calcul au cas d'étude.

Contexte du travail

L'IRL se déroulera dans l'équipe Equations aux Dérivées Partielles (EDP) du laboratoire Jean Kuntzmann (LJK), en lien avec le laboratoire GIPSA.

Résultats attendus

Nous attendons une prise en main et une compréhension du modèle étudié, et l'adaptation d'un code de calcul à ce cas.