Equations et concepts fondamentaux des écoulements

Equations et concepts fondamentaux des écoulements

ECOULEMENT À TRAVERS LES ORIFICES

Les ouvrages hydrotechniques tels que les réservoirs, les barrages, les écluses peuvent contenir des ouvertures pour pouvoir exploiter ou vidanger les eaux stockées. Parmi ces ouvertures on distingue particulièrement les orifices et ajutages. Si l‟ouverture est munie d‟un tuyau on parle alors d‟un ajutage par contre si cette dernière est exercée directement dans la paroi de l‟ouvrage elle est appelée orifices.Les orifices et les ajutages sont des dispositifs très pratiques pour régulariser et mesurer les écoulements dans les canalisations. Dans ce chapitre on est concerné par l‟étude des écoulements à travers les orifices. On décrit rapidement les différents concepts tout en dérivant les équations fondamentales y afférant. On, citera ensuite les différents coefficients de correction existants dans la littérature dans le souci de les comparer avec ceux obtenus expérimentalement dans notre présente étude et qui sont donnés et commentés en chapitre V.

DEFINITION ET CARACTERISTIQUE D’UN ORIFICE

Un orifice est un trou percé dans la paroi d‟un réservoir et par où l‟eau s‟écoule sans aménagement particulier excepte pour d‟éventuels arrondis ou chanfreins réalisés sur les arêtes de l‟orifice, fig.3.1, ci-dessous.Pour les écoulements à travers des orifices, le mouvement des particules fluides ne devient sensible qu‟à une très faible distance de l‟orifice. Le liquide peut être considéré au repos dans tout le reste du réservoir excepté dans le voisinage immédiat de l‟orifice [11]. Les orifices sont des dispositifs très précis pour la mesure des débits comme ils servent aussi à régulariser les débits. Un orifice est dit noyé si le niveau de la surface libre à l‟aval est au-dessus de l‟orifice. Dans le cas contraire l‟orifice est dit non noyé, voir figure 3-1 [11]. Il existe différents types d’orifices non noyés, à savoir les orifices à mince paroi, les orifices à veine moulée et les orifices à contraction incomplète [12].

ORIFICES CIRCULAIRES A MINCE PAROI

Un orifice est dit à paroi minces si son épaisseur „e‟, voir figure 3-2, est inférieure à la moitié de sa plus petite dimension transversale (par exemple e<do/2 pour un orifice circulaire). Afin d‟éviter l‟influence d‟autres parois que celle dans laquelle est percé l‟orifice, il faut que la distance entre ce dernier et la paroi la plus proche à l‟amont soit au moins égale à une fois et demi la plus petite dimension de l‟orifice [11].

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Table des matières

Introduction générale

CHAPITRE IEquations et concepts fondamentaux des écoulements
1.1. Concepts des fluides
1.1.1. Régimes d‟écoulement
1.1.2. Ligne de courant et tube de courant
1.1.3.Equation de continuité et conservation de la masse
1.2. Equations fondamentales des fluides parfaits
1.2.1. Equation du mouvement le long d‟une ligne de courant (équation d‟Euler)
1.2.2. Equation de Bernoulli
1.2.3. L‟interprétation de l‟équation de Bernoulli
1.2.4. Application de l‟équation de Bernoulli à un orifice Régulation des écoulements et calibration des orifices. Une étude expérimentale.
1.3. Equations et concepts fondamentaux des fluides réels.
1.3.1. Influence des frottements
1.3.2. Equations des fluides réels
1.3.3. Interprétation graphique de l‟équation de Bernoulli pour des fluides réels
1.4. Estimation des pertes de charges
1.4.1. Pertes de charges linéaires
1.4.2. Pertes de charges singulières
1.4.3. Pertes de charges totales
CHAPITRE IIEcoulements à travers les déversoirs
2.1. Définitions et classification
2.1.1. Définition
2.1.2. Classification des déversoirs
2.2. Principaux types de nappes
2.3. Déversoir à mince paroi
2.4. Déversoirs rectangulaires à paroi mince verticale
2.4.1. Déversoir rectangulaire sans contraction latérale
2.4.2. Déversoir rectangulaire avec contraction latérale
2.4.3. Valeurs usuelles du coefficient de débit
CHAPITRE III Ecoulement À travers les orifices
3.1. Définition et caractéristique d‟un orifice
3.2. Orifices circulaires à mince paroi
3.2.1. Expression pour la vitesse d‟écoulement
3.2.2. Expression pour le débit d‟écoulement Régulation des écoulements et calibration des orifices. Une étude expérimentale
3.2.3. Valeurs pour le coefficient de débit
3.3. Orifices à contraction incomplète
CHAPITRE VEstimation experimentale des coefficients de calibration pour les orifices circulaires
4.1. Description et photos du banc d‟essai utilisé
5.2. Mode opératoire
5.3. Résultats expérimentaux et calculs
5.3.1. Résultats expérimentaux
5.3.2. Calculs des coefficients de calibration
5.3.3. Discussions et commentaires
CHAPITRE VIDimensionnement d‟un réseau de distribution regularisé par orifices
6.1. Algorithme de calcul
6.2. Présentation du logiciel de calcul
6.2.1. Présentation de l‟interface utilisateur
6.2.2. Exemple de calcul
Conclusion générale et perspectives
Références bibliographiques
Annexe A
Annexe B