Air entrainment processes in a full-scale rectangular dropshaft at large flows Processus d’entraînement d’air à l’échelle un dans un puits rectangulaire avec de forts écoulements

Rectangular dropshafts, commonly used in sewers and storm water systems, are characterized by significant flow aeration. New detailed air–water flow measurements were conducted in a near-full-scale dropshaft at large discharges. In the shaft pool and outflow channel, the results demonstrated the complexity of different competitive air entrainment mechanisms. Bubble size measurements showed a broad range of entrained bubble sizes. Analysis of streamwise distributions of bubbles suggested further some clustering process in the bubbly flow although, in the outflow channel, bubble chords were in average smaller than in the shaft pool. A robust hydrophone was tested to measure bubble acoustic spectra and to assess its field application potential. The acoustic results characterized accurately the order of magnitude of entrained bubble sizes, but the transformation from acoustic frequencies to bubble radii did not predict correctly the probability distribution functions of bubble sizes. RÉSUMÉ Les puits rectangulaires, utilisés généralement dans les égouts et les systèmes d’évacuation des pluies d’orage, sont caractérisés par une aération significative de l’écoulement. De nouvelles mesures détaillées d’écoulement air-eau ont été conduites dans un puits proche de l’échelle un pour des débits importants. Dans le bassin de puits et le canal de sortie, les résultats ont montré la complexité des différents mécanismes concurrentiels d’entraînement d’air. Les mesures des tailles de bulles entraînées ont présenté une large gamme de valeurs. L’analyse des distributions de bulles dans le sens du courant a suggéré en outre un certain processus de regroupement dans l’écoulement bien que, dans le canal de sortie, les cordes des bulle aient été en moyenne plus petites que dans le bassin de puits. Un hydrophone robuste a été testé pour mesurer des spectres acoustiques de bulles et pour évaluer son potentiel d’application sur le terrain. Les résultats acoustiques ont caractérisé correctement l’ordre de grandeur des tailles de bulles entraînées, mais la transformation des fréquences acoustiques en rayons de bulles n’a pas prédit correctement les distributions de probabilité des tailles de bulles.