Optimisation d’une station de pompage d’eau potable avec la dynamique des fluides numérique

Creaform a récemment mis son expertise à profit dans le domaine de l’hydraulique. En effet, notre équipe a piloté des simulations de l’écoulement dans une importante station de pompage d’eau potable. Ce mandat a été réalisé en vue de la réfection d’un réservoir de 227 000 m³ construit en 1960 et mis hors service en 1980. Les travaux, déjà en cours, permettront notamment à la ville de doubler ses réserves d’approvisionnement en eau potable. Le projet englobe la réfection du réservoir, l’excavation de nouveaux puits de pompage et l’installation de nouvelles pompes. La firme d’ingénierie WSP, responsable de la conception, a chargé Creaform d’effectuer les simulations numériques pour mettre à l’épreuve la conception des puits avant de débuter cette partie des travaux.

Les simulations

Notre stratégie en matière de dynamique des fluides numérique (CFD) visait à recréer l’écoulement d’eau depuis les réservoirs de grande capacité jusqu’aux puits et aux pompes afin d’optimiser la conception hydraulique. Les simulations ont été menées à l’aide du modèle de turbulence k-epsilon sur des maillages polyédriques constitués d’environ 12 millions de cellules et dotés de couches de prismes en paroi. Le fonctionnement des pompes, quant à lui, a été modélisé en ajoutant des sauts de pression aux sorties du domaine à l’aide de la courbe de rendement des pompes et de la pression du réseau d’eau potable.

Les résultats

La conception du réservoir a été optimisée de manière à réduire les pertes de charge hydraulique et à maximiser l’uniformité des vitesses dans les conduites en amont des pompes. Les améliorations implantées, en plus de permettre de respecter les normes régissant de telles installations, assurent la durabilité et le bon fonctionnement de la station. Les simulations numériques ont notamment permis de :

• Comparer plusieurs configurations de vannes coulissantes ainsi que leur incidence sur les pompes;
• Mettre la conception à l’épreuve lorsque la station est opérée à de faibles niveaux d’eau dans le réservoir;
• Tester un grand nombre de scénarios de demandes en eau et établir la séquence optimale d’activation des pompes;
• Améliorer l’uniformité de la distribution de vitesse dans les conduites d’entrée vers les pompes à l’aide de nouveaux convergents d’aspiration optimisés.