Modélisation des pertes de charges linéaires et singulières dans les conduites cylindriques (Mécanique des Fluides)

Abstract

Cette étude consistait à étudier expérimentalement les pertes de charges linéaires ou régulières des écoulements à travers des conduites de dimensions connues. Nous avons, commencé par une étude bibliographique détaillée relative à la description et l’étude du comportement des liquides ou fluides à l’état statique puis et à l’état dynamique. Les calculs théoriques des pertes de charges linéaires dans Les conduites rectilignes ainsi que les régimes d’écoulements : Régime laminaire, régime turbulent et la zone transitoire. Ont fait l’objet de la derrière partie de cet aperçu bibliographique. Aussi, nous avons présenté les différentes méthodes et techniques expérimentales utilisées en mécanique des fluides pour mesurer les différents paramètres influant sur l’écoulement d’un fluide notamment, les méthodes de mesure des pertes de charges. Nous avons choisi d’étudier des paramètres aisément accessibles, tels que la vitesse d’écoulement v, le débit Qv, la pression P, le nombre de Reynolds Re et le coefficient de pertes de charges𝜆. Une série d’expériences à été conduite pour mesurer le coefficient de pertes de charges 𝜆 et le nombre de Reynolds Re. La première expérience à été réalisée au laboratoire de Mécanique des Fluides de la Faculté des sciences et technique de l’Université de Mostaganem. Les expériences portent sur des conduites rectilignes et horizontales. De diamètres intérieurs compris entre 20 et 30 mm. Les résultats portent sur deux types d’écoulements : laminaire et turbulent. Nous avons mis en évidence expérimentalement les deux régimes d’écoulement ainsi que la zone transitoire. Les courbes traduisant l’évolution du coefficient de pertes de charges 𝜆 en fonction des différents paramètres hydrauliques, ont été tracée et commentées. Comme nous ne disposons pas de conduites de diamètres réduits, de l’ordre du millimètre au sein de notre laboratoire, nous avons repris les démarches et les résultats d’une expérience similaire réalisée au laboratoire de l’IUP Génie Mécanique de l’Université de bordeaux 1Sciences et Technologies. L’expérience conduit a été Sur des écoulements à travers une conduite de diamètre réduit, de l’ordre de 3mm. La dernière partie de ce mémoire, constitue l’objet principal de cette étude. Il s’agirait de dresser un modèle informatique permettant de calculer les pertes de charges régulières dans des conduites rectilignes connaissent ses dimensions. L’algorithme et l’organigramme traduisant le fonctionnement du programme ont été illustrés. Par ailleurs, nous avons alors mis au point un programme informatique spécifique permettant de calculer les pertes de charges linéaires ou régulières, de tout type d’écoulement en charge et dans tout type de conduite rectiligne connaissent leurs dimensions et la nature du fluide qui s’y écoule. Les résultats obtenus par le modèle ont été confrontés aux résultats usus de l’expérimentation. Il s’avère, selon les résultats obtenus que le logiciel ou le programme reproduise les mêmes valeurs des différents paramètres hydrauliques obtenus par les expériences réalisées. Les faibles écarts observés entre les résultats expérimentaux et ceux obtenus par le modèle sont attribués aux erreurs commise lors de la manipulation et celles relevant des appareils de mesure. Au terme de cette étude et après avoir analyse les divers paramètres hydrauliques influant sur les écoulements en charge, nous avons mis au point une logiciel qui représente la solution sous forme visible. C’est ’’le produit fini’’ de cette étude. L’étude des écoulements des fluides par l’outil informatique, ouvre donc une nouvelle voie prometteuse pour simplifier ou faciliter les calculs complexe relatifs à la dynamique des fluides. Cette méthode offre la possibilité de vérifier voie de corriger certains résultats antérieurs obtenus par les formules empiriques et utilisés en pratique sous forme des tables ou d’abaques. Il s’agit de compléter cette étude par la modélisation des pertes de charges singulières ou accidentelles.