Exercice 1 Ecoulement de fluide visqueux dans un tube laminaire Déterminer le coef de viscosité cinémarique nu connaissant les hauteurs à certains temps mu = ro / nu , Re = ro VL/mu PREMIERE HYPOTHESE : ECOULEMENT LAMINAIRE Re < 2000 donc ecoulement de Poiseuille Q = Delta P pi D^4 / 128muL avec Delta P = Pouverture conduit - P fin conduit Variation de hauteur dH correspond à une variation Qdt = -SdH ( conservation de la masse ) Bernouilli entre A et C : Pa /rog + Za + Va2/2g = Pb/rog + Zb + Vb2/2g Soit Pb = rog (H(t)) + Patm +ro ( Va2/2 - Vb2/2) DEUXIEME HYPOTHESE : ro ( Va2/2 - Vb2/2 )<<rogH Soit delta P = rogH(t) Soit ro g H(t)pi D^4/128muL = -pi(D'/2)2 dH soit ro g pi D^4dt /32muLD'2 = - dH/H Soit g (D/D')2D2(T2-T1)/32 NU L = ln (H1/H2) soit Nu = ... Vérification des Hypothèses : Re = ro VL/mu or V = Q/piD2/4 or Q = Delta PiD^4/128 mu L donc V1 = gD2H1/32nuL V2 =gD2H2/32nuL Puis calcul de Re 1 et 2 Vb = gD2H/32nuL Va = H1-H2/t2-t1 Exercice 2 Conduite et Turbine Dterminer Q Bernoulli entre la surface et la sortie du jet : Ha = Hb + Delta H avec Delta H = Somme KiVi^2/2g + fiLiVi2/Di2g + Ht (charge turbine) (Hb + Delta H) pertes singulières, f... pertes de charges linéiques Soit Pa/rog + delta z - Ht = (1+sommeki + fld)V2/2g Or f(Re) et Re(V,epsilon/D) Re inconnu donc 1/sqrt(f) = -2log (epsilon/D3.7 + 2.51/REsqrt(f)) Hypothèse : Re très grand donc f ne dépend que de espilon / D qui vaut 0.008 ici soit Re = ... (abaque) Soit 1/sqrt(f) =-2log(epsilon/3.7D) soit f = ... Ainsi V = ... Soit Q = V PiD^2/4 Exercice 3 Ecoulement entre deux plaques fixes 1) Déterminer le champ de vitesse au sein de l'écoulement selon la fgure 4 Fluide incompressible : Navier Stokes (exemple selon x ) ro (drond u/drondt + udrondu/drondx + vdrond u/drond y + wdrond u /drondz) = rog - dP/drondx + mu(drondu2/drondx2 + drond u2/drondy2 + drond u 2/drondz2)* Ecoulement permanent drond t = 0 Unidirectionnel v=0 w = 0 Conduite infinie selon z et x donc drond x = 0 dronz = 0 On néglige les effets de la pesanteur Soit Selon x : drond P/drond x - mu Drond2/drondy2 Selon y : drondP/drond y = 0 Soit P constant selon y soit drond 2u/drondy2 = 1/mu drond P/drondx Soit u(y)=1/mu drond P/drond x y2/2 + C1y + C2 CL : u(y=0) = 0 et u(y=2B) = 0 soit C2 =0 et C1 = -b/mu drond P/drond x soit champs de vitesse u = 1/mu drond P/drond x (y2/2 -by) selon le vecteur x 2)Déterminer le Débit par Unité de largeur transitant dans la conduite, en déduire la vitesse moyenne de l'écoulement Débit infinitésimal : ds = 1x dydq/dy = u(y) soit q = 2/3 b^3/mu drond P/drondx 3) Calcuker le nombre de Reynolds et le coefficient de perte de charge linéaire Lambda = f(Re) Re = ubarre *Dh /nu avec Dh = 4 Am/Pm avec Am = 2b l et Pm = 2(2b+l) Dh =4bl/(2b/l + l ) environ = 4b car b<<l Perte de charge linéique : LamdaL/Dh Ubarre 2 /2g = H1-H2 soit ubarre =1/3b2/mu Delta P/L soit Lambda = 96/Re