Ecoulement Par Orifice

TP N° 3

ECOULEMENT PAR ORIFICE

HYDRAULIQUE APPLIQUEE

I. INTRODUCTION : Les écoulement par des grandes ou bien des petits orifices peut se traduire sous une charge variable ou constante. Le diamètre de l’orifice à une grande influence sur le débit ainsi la vitesse de l’écoulement On vas voir dans ce TP cette influence de contraction des veines liquides à la sortie de l’orifice sur me débit. II.

BUT DE LA MANIPULATION : Etude de l’influence de la contraction à la sortie (orifice ) sur le

débit de l’écoulement. III. RAPPELS THÉORIQUES : La figure suivante donne les principales caractéristiques de l’écoulement par orifice à paroi mince. A l’aide d’un trop plein on va maintenir le niveau d’eau dans le réservoir constant pour que les vitesses ne soient importantes, ailleurs que dans l’orifice. A la sortie de l’orifice, on aura une section contractée par rapport à la section de l’orifice qui est due à la courbure locale.

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M

ZM H0

HC

A0 AC

ZN Plan de référence

Ecoulement à travers un orifice à la base d’un réservoir Notre expérience comportera deux parties la première consiste à étudier l’écoulement par un orifice à paroi mince d<0,1H. et la deuxième partie concerne le jet. En appliquant l’équation de Bernoulli entre M et N on aura : U2 P U 2M PM + + Z M = N + N + Z N …. 2g ϖ 2g ϖ

(1)( on néglige les pertes de charges)

P M =P N =P a t m

Z M -Z N =H 0 La vitesse au point N, sera donnée par la relation : H0 =

UN 2g

………….(2)

Et ceci en supposant que la vitesse est uniforme dans la section contractée, on pose U N =U 0 vitesse idéale. la relation(2) devient : H0 =

U0 2g

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Pour tenir des pertes de charge on introduit la vitesse U C : la vitesse dans la section contractée : HC =

UC 2g

H 0 -H C :La perte de charge dans l’orifice. UC HC = : Coefficient correcteur de vitesse. U0 H0 a CC = c :Coefficient de correction de débit. a0 CU =

Q=U C a c : Le débit réel . Q 0 = U 0 a 0 = a 0 2gh On déduit la valeur du coefficient du débit. Cd =

Q Uca c = Q0 U 0a 0

Co =

a0

Q 2gH 0

C d =C U C C Une autre méthode pour la détermination de la vitesse à la section concentrée (voir figure ). En ce qui concerne la seconde partie consiste à étudier la trajectoire d’un jet formé par un orifice à paroi mince qui se trouve à la face verticale d’un petit réservoir. On suppose que la composante horizontale x de jet avec une vitesse constante, varie en fonction de temps t est : X=U C t Et composante verticale, selon un mouvement uniformément varié y=

1 2

gt 2

En éliminant le temps de deux équations, on aura : UC =

gx 2 2y

Comme nous avons : U C =C U .U 0 =C U

2gH 0

donc

CU =

x2 4H 0 Y

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X H

Y

Trajectoir d’un jet IV- MATÉRIEL UTILISÉ : Pour réalisé ce travail, on a utilisé un banc hydraulique avec un tube muni d’un orifice de diamètre 13 mm environs, pour la première partie et pour la seconde on utilise un tube considéré comme réservoir à grand dimensions à l’aide d’un trop plein et des règles pour le calcul des coordonnées du jet d’eau qui est considéré comme un projectile. V. MODE OPERATOIRE : Pour la première partie on va essayer de calculer la section contracté

à

l’aide

d’un

bras

mobile

munie

d’une

barre

d’épaisseur 3 mm . Pour la deuxième partie on s’intéresse au jet en le considérant comme un projectile à fin de pouvoir déterminé son équation. VI. RESULTATS ET INTERPRETATION : Les résultats sont représentés comme suivants : Ecoulement par orifice : _______________________________________________________________________Page 04

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Q 1 =15/73=0,205 l/s =


H 0 =38,7 cm

Hc =38,5 cm U 0 = 2g.H

0

d’ou : U 0 = (2.9,81.38,7) 1 / 2 = 27,55 et d’autre part : U c = 2g.H

c

= (2.9,81.38,7) 1 / 2 = 27,48

C u = U c /U 0 = 27,48/27,55 = 0,99 C d = a c /a 0 = 11/13 = 0,84 D’où : C c = C d /C u Donc : C c = 0,84/0,99 = 0,85 La deuxième partie est une autre méthode pour déterminer la vitesse à la section contractée : Les résultats sont tabulés en suivant :

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VII.CONCLUSION

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A partir de ce TP on peut conclu que l’orifice dans un réservoir à une grande influence sur la vitesse, et dit la vitesse dit aussi le trajectoire des particules( qui suit le même trajectoire d’une particule dans l’espace) ,et aussi le débit de l’écoulement. en prend ça en considération parce que on rencontre les orifices dans tous les ouvrages hydrotechnique où il faut prendre un calcul réservé au orifices qui se trouvent dans les ouvrages et les ouvrages annexes.

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