Types et et fonctions des grilles

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1 Types Selon l écartement entre les barreaux: Grilles fines : 5 à 50 mm Grilles grossières : 100 à 300 mm. Ecartements maximums Turbines Pelton: Turbines Francis: Turbines Kaplan, à bulbe: Types et et fonctions des grilles mm mm mm. Fonctions, objectifs Arrêter les corps flottants. Empêcher les poissons d entrer dans la prise d eau. Eviter le passage des cailloux par la prise d eau.

2 Construction des grilles Une grille est composée de barreaux principaux disposés verticalement et portant dans la direction de l écoulement Les barreaux principaux sont soutenus latéralement par des supports horizontaux (entretoises)

3 Construction des grilles Supports horizontaux (entretoises) Barreaux principaux

4 Mécanisme de de l écoulement entre barreaux de de grille Barreaux courts La veine détachée à partir de de l arête vive ne recolle pas aux barreaux La perte de charge est de type Borda-Carnot H = (V o V ) 2 2g ba ma L: largeur des barreaux s: epaisseur des barreaux a: écartement des barreaux m: coefficient de contraction = f(s/ a)

5 Mécanisme de de l écoulement entre barreaux de de grille Barreaux de longueur optimale La veine détachée à partir de de l arête vive recolle aux barreaux à l aval La perte de charge est de type Borda-Carnot H = K 1 (V o V 1 ) 2 2g + K 2 (V 1 V ) 2 2g ma L: largeur des barreaux s: epaisseur des barreaux a: écartement des barreaux m: coefficient de contraction = f(s/ a)

6 Mécanisme de de l écoulement entre barreaux de de grille Barreaux longs La veine détachée à partir de de l arête vive recolle aux barreaux à l aval La perte de charge est de type Borda-Carnot en tenant compte du frottement entre les barreaux (V H = K ' o V 1 ) 2 1 2g + K 3 LgV 1 2 bg2g + K ' 2 L: largeur des barreaux s: epaisseur des barreaux a: écartement des barreaux m: coefficient de contraction = f(s/ a) (V 1 V ) 2 2g ma ma

7 Pertes de de charge à la la grille Η Vitesse amont v δ barreaux supports horizontaux, entretoises ( ronds) L b s a α V0 barreau Support (entretoises) s : ˇ paisseur des barreaux a : ouverture, ˇ cartement b : espacement δ : inclinaison de la grille α : angle de l'ˇ coulement d'approche

8 H = ζ g v 0 2 2g avec ζ g = β g ξ c sinδ ( ) κ ξ: facteur de perte de charge A L g ξ = fct s, A 0 Pour L 5 et a > 0.5 s b ξ = 7 3 b a s : épaisseur des barreaux L : longueur en coupe des barreaux Pertes de de charge à la la grille b : espacement a : ouverture, écartement «jour» entre barreaux β g : facteur de forme du barreau β g c: coefficient de la grille c = 1 grille non obstruée 1.1 < c < 1.3 grille à nettoyage mécanique 1.5 < c < 2 grille à nettoyage manuel κ: facteur de la direction de l'écoulement α κ = fct s, α a s a

9 Sollicitations des grilles par le le détachement des tourbillons Tourbillons de von Karman Nombre de Reynolds R = v i s ν e

10 Sollicitations des grilles par le le détachement des tourbillons Excitation par l'écoulement v s excitation Tourbillons Fréquence de détachement des tourbillons excitation des barreaux f = S i t v s S t = nombre de Strouhal

11 Sollicitations des grilles par le le détachement des tourbillons Fréquence propre des barreaux f E = M E a 2 h A a s i ( ρa + ρ( eff / )) I f E = fréquence propre des barreaux (premier mode) h = longueur des barreaux M = coefficient d appui rotation libre M = 1.57 encastré M = 3.57 E a = module d élasticité de l acier I = moment d inertie du barreau dans la direction latérale s = épaisseur du barreau a eff = espacement effectif a eff < 0.7 L < a ρ a, ρ = densité de l acier resp. de l eau A = surface du barreau = sl Fréquence propre des barreaux articulés Fréquence propre des barreaux encastrés

12 Sollicitations des grilles par le le détachement des tourbillons Fréquence de détachement des tourbillons excitation des barreaux Vibrations fortes Rupture des barreaux par fatigue Critère pour éviter des vibrations dommageables: f < f E = résonnance!! f f E

13 Barreaux singuliers: Supports horizontaux Barreaux de la grille Vibration possible Elements de barreaux: Sollicitations des grilles -vibrations Mesures pour éviter des vibrations dommageables agrandir l épaisseur des barreaux. (pas économique) diminuer la distance entre les supports horizontaux. fixation latérale des supports horizontaux au parois/ piliers. Fixation latérale Barreaux de la grille Supports horizontaux 1 2 renforcement latéral des éléments de grilles par des barreaux de travers.