Faculté des sciences et sciences de l’ingénieur Département L.M.D/ST
Option : Génie Mécanique
Module: M.D.F
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ECOULEMENT A TREVERS UN ORIFICE
Appareil d’étude de l’écoulement a travers un orifice
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ECOULEMENT A TREVERS UN ORIFICE
Intr Introd oduc ucti tion on : L’écoulement d’un fluide incompressible est caractérise par deux types d’écoulement. : - Les écoulements laminaires où les particules de fluides se déplacent selon des lignes droites parallèles disposés en couches ou en lamelles - Les écoulements turbulents où les particules de fluides se déplacent dans dans toutes les directions. Pour cela on étudie ses écoulements en utilisant le banc d’essai hydraulique.
But de la manip manipul ulati ation on : ’est l’étude de la contractée de la réduction du débit et de la perte d’énergie d’un écoulement ! la tra"ersée d’un orifice en mince paroi débitant ! l’aire libre ’est également de comparer la "aleur théorique et pratique des coefficients Cc# Cu et Cd ainsi que le temps de "idange d’un réser"oir.
Mani Manipu pula lati tion on : Description de l’appareil : $ans le réser"oir du banc hydraulique se trou"e une conduite "ertical qui se termine par un diffuseur pour maintenir les turbulences. %n dé"ersoir de trop plein permet de maintenir maintenir un ni"eau constant constant dans le réser"oir d’eau sort par un orifice ! mince paroi de 13 mm de diamètre# le &et ainsi laisse écouler le liquide'de l’eau( dans le réser"oir de mesure du débit. %ne prise de hauteur de liquide dans le fond de réser"oir réser"oir relié ! un tube manométrique permet de mesurer le ni"eau de liquide dans celui-ci c #soit )o un second tube manométrique brancher sur un tube de Pitot permet de mesurer la charge total au un point du &et #le tube du Pitot peut ce déplacer sui"ant un axe perpendiculaire ! l’écoulement ! l’aide d’un système "is écrou de pas *mm #un tour de l’écrou entra+ne un déplacement latéral de *mm du tube de ce mou"ement trans"ersal permet ainsi la mesure de diamètre de la section contractée ! l’aide du couteau fixe sur le tube. ,oir 'figure-*-(
Matériel nécessaire : Le banc d’essai hydraulique. ppareil de mesure se composent de : -$eux tubes parallèles montés sur un ch/ssis portant une échelle 0raduée# l’un des tubes est droit et l 1autre est coudé ! 23 ! son
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ECOULEMENT A TREVERS UN ORIFICE
4xtrémité inférieure inférieure de manière que son orifice soit orienté orienté face u courant. -$’un réser"oir comportant un orifice au fond d’où sera Placé le tube de Pitot pour la mesure de la charge ! la section contractée. -une masse de 5 6g.
Mode opératoire Pour commencer on ou"re la "anne pour qu’on puissent remplir le réser"oir de l’appareil &usqu’! la limite de dé"ersoir # puis en ferme légèrement la "anne et en attend la stabilisation d’eau #ensuite on mesure le débit sortant de l’orifice a"ec le réser"oir de mesure de banc. près on lie la "aleur de )o et )c sur les deux tubes manométrique# puis on mesure le diamètre de la section contractée dc en utilisant la lame fixe au tube de Pitot en tournant tournant l’écrou qui entra+ne un déplacement latéral latéral de tube de Pitot de 1mm &usqu’! ce que la lame soit tangente ! la section contractée de part et d’autre l’autre . 7ous lisons la "aleur de dc en comptant le nombre de tour qui fait l’écrou multiplié par 1mm . pres a"oir mesurer )o # )c et dc en ferme légèrement la "anne &usqu8! ce que l’eau se stabilisent m9me chose que la première fois en calcul le débit #le diamètre de la section dc et c puis en refait cet essai ! fois a"ec une fermeture légère de la "anne ! chaque fin d’un essai .
"artie t#éorique Définition :
4n .$.; un orifice est une ou"erture dans le fond de réser"oir 'comme pour ce cas( ! tra"ers de laquelle s’effectue l’écoulement. l’écoulement. et orifice orifice étant situé en dessous de la surface libre.
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ECOULEMENT A TREVERS UN ORIFICE
Descript Desc ription ion de l’écoule l’éc oulement ment :
u "oisinage de l’orifice# tous les filets liquides con"ergent "ers celui-ci et demeurent con"ergents &usqu’! Cd de la section $o. (. P A g
V A
Avec
2
2 g
Z A
P B g
V B
2
2 g
Pa=Pb=Patm
et
Z B
Vb=0 « le liquide s’écoule sans vitesse initiale »
A :un point pris !ns "! sur#!$% "i&r% % "i'ui% ( : un point pris !ns " or#i$% ous aurons !
V A
2
2 g
D’o% : &c'
2 gHo
="B-"A=#0
: ’est la "itesse du &et '"itesse idéale(
Calcul de la vitesse de l’écoulement :
oncéderons le réser"oir réser"oir de mesure dont le fond fond dont son orifice mince circulaire. ?oit le filet liquide entre et = @ le ni"eau du liquide étant constant# et le régime permanent. 4n générale# on peut écrire que la "itesse de l’écoulement ! tra"ers l’orifice &c'
2 gHo
’est la formule de
ABCC<4L< qui dit que la "itesse du liquide est celle d’un corps qui tomberait dans le "ide sans la "itesse initiale# depuis la surface du liquide au ni"eau du centre de l’orifice.
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ECOULEMENT A TREVERS UN ORIFICE
Coefficient de vitesse Cu :
La "itesse exprimée plus haut est une "itesse idéale# pour trou"er la "itesse réelle on applique un coefficient Cu( est le rapport de la "itesse réelle ,c sur la "itesse idéal ,o tel que : Cu '&c 'réelle()&o 'idéal(
$ans notre cas Cu'*(+! Coeffici Coef ficient ent de contractio contrac tionn Cc :
Le coefficient de contraction est le rapport de la section contractée sur la section de l’orifice
$c
$o
Cc'$c)$o CO,--ICI,O. D, D,BI/ Cd :
’est le rapport du débit réel au débit idéal. Cd'0c)0o' sc)so2&c)&o2'CcCu
La "aleur du coefficient coefficient de débit d "arie a"ec la charge ) sur l’orifice et la forme de l’orifice sa "aleur moyenne est de *(45
