Drag reduction in skimming flow on stepped spillways by aeration Réduction du frottement des écoulements écumant sur les seuils en marches d’escalier par aération

In skimming flows on stepped spillway, flow resistance is predominantly a form drag process. Cavity recirculation and air entrainment are intense. The interactions between entrained air bubbles and mixing layers may cause some reduction in flow resistance. The paper presents new evidence showing a reduction in friction factor in skimming flow with increasing free-surface aeration. The experimental data are based upon detailed air–water flow measurements in large size models and may be extended to prototypes. The results might suggest some drag reduction, although comparable clear-water flow data are rare. RÉSUMÉ Dans les écoulements écumant sur seuils en marche d’escalier, la résistance à l’écoulement est principalement une résistance de forme. La recirculation en cavite et l’entraînement d’air sont intenses. Les interactions entre les bulles d’air entraînées et les couches de mélange peuvent causer une certaine réduction de résistance à l’écoulement. Cette note présente de nouvelles preuves d’une réduction du facteur de frottement dans l’écoulement écumant avec l’augmentation de l’aération de surface libre. Les données expérimentales sont basées sur des mesures détaillées d’écoulement air–eau dans des modèles de grande taille et peuvent être extrapolées aux prototypes. Les résultats pourraient suggérer une certaine réduction de frottement, bien que les données comparables d’écoulement d’eau claire soient rares.