Écoulement stationnaire: la vitesse d’une particule de fluide change en fonction de sa position et non du temps.
Écoulement stationnaire des fluides incompressibles
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Dans le domaine de l’écoulement stationnaire, l’enseignement porte en particulier sur la détermination de l’évolution de l’écoulement, la distribution de la pression et celle de la vitesse.
Mesure d'écoulement laminaire et turbulent
Contenu didactique/essais
- représentation du profil d’écoulement
- détermination d’une vitesse d’écoulement locale et d’une vitesse d’écoulement moyenne
- influence du nombre de Reynolds sur le profil d’écoulement
- identification des différences entre la formation de l’écoulement laminaire et la formation de l’écoulement turbulent
- frottement du tube / contrainte de cisaillement
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Détermination de la trajectoire du jet d'eau et du coefficient d’écoulement pour différents profils de sortie
Contenu didactique/essais
- étude de l’influence du niveau dans le réservoir sur la vitesse de l’écoulement
- application de l’équation de Bernoulli
- comparaison des vitesses de l’écoulement réelle et théorique
- étude de inserts pour la sortie avec de différents diamètres et contour d’entrée, détermination du coefficient de perte de charge
- étude de l’influence de la vitesse de l’écoulement et du coefficient de perte de charge sur la trajectoire du jet d’eau
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Écoulement dans des conduites et dans des canaux à surface libre; la construction transparente permet d'observer les phénomènes d'écoulement
Contenu didactique/essais
- principes de base de l’écoulement tubulaire et de l’écoulement dans des canaux ouverts
- mesure de la pression différentielle au niveau d’un diaphragme, d’un tube de Venturi, de coudes de tuyau et d’angles de tuyau, d’un rétrécissement et d’un élargissement
- étude de constructions de déversoirs dans un canal ouvert
- avec le wattmètre HM 240.02
- enregistrement d’une caractéristique de pompe
Enregistrement de la caractéristique du ventilateur
Contenu didactique/essais
- enregistrement de la caractéristique du ventilateur
- avec le wattmètre HM 240.02
- détermination du rendement du ventilateur
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Puissance électrique absorbée par un récepteur
Contenu didactique/essais
- mesure de la puissance absorbée par un ventilateur
- mesure de la puissance absorbée par une pompe
- détermination de la caractéristique correspondante
Mesures de la répartition de la vitesse dans le tube de HM 240
Contenu didactique/essais
- en association avec HM 240
- mesures de la pression totale et de la pression statique dans le tuyau d’aspiration de HM 240
- enregistrement de la distribution de la pression au passage de la section
- détermination de la distribution de la vitesse au passage de la section
- en association avec HM 240.04
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Cylindre placé à la perpendiculaire d'un écoulement; en association avec HM 240.03, enregistrement de la distribution de la pression dans le sillage du cylindre
Contenu didactique/essais
- en association avec HM 240
- mesures de la distribution de la pression autour d’un cylindre placé à la perpendiculaire d’un écoulement
- en association avec la sonde de pression totale HM 240.03
- mesures de la pression totale dans le sillage d’un cylindre
- détermination du coefficient de traînée à partir de la distribution de la pression dans le sillage du cylindre
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Mesures de pertes de pression dans les conduites droites, dans un arc de 90° et dans un angle de 90°
Contenu didactique/essais
- en association avec HM 240
- mesure des pertes de charge dans
- des sections de tuyau rectilignes
- un coude de tuyau à 90°
- un angle de tuyau à 90°
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Convection forcée au niveau du chauffage
Contenu didactique/essais
- en association avec HM 240
- enregistrement d’une courbe de refroidissement
- détermination du coefficient de transfert de chaleur à partir de la courbe de refroidissement
Détermination des pertes de charge et des profils de vitesse; différents objets de mesure
Contenu didactique/essais
- essais dans le domaine des écoulements incompressibles stationnaires au moyen de différents objets de mesure:
- calcul du débit volumétrique et de la vitesse d’écoulement
- enregistrement des différents profils de vitesse dans le jet libre ainsi que dans la section de tuyau
- représentation de la perte de charge sur la caractéristique de l’installation
- représentation de la perte de charge avec différents éléments de tuyauterie
Vérification de l'équation de continuité et du principe de Bernoulli; représentation de l'évolution de la pression
Contenu didactique/essais
- vérification de l’équation de continuité et du principe de Bernoulli
- détermination de la pression dynamique
- calcul de la vitesse d’écoulement
- représentation de l’évolution de la pression en fonction de la surface de section
Distribution de la vitesse et épaisseur de couche limite à l'intérieur de la couche limite d'une plaque plane soumise à un écoulement incident longitudinal; tube de Pitot déplaçable verticalement
Contenu didactique/essais
- étude de la couche limite sur une plaque plane
- représentation des profils de vitesse
Pour essais sur corps soumis à un écoulement autour de corps et dans le domaine de l'écoulement stationnaire incompressible
Contenu didactique/essais
- avec les accessoires adéquats: essais sur corps soumis à un écoulement autour de corps
- mesure de la vitesse des écoulements avec un tube de Pitot
- étude de la couche limite sur une plaque soumise à un écoulement incident longitudinal
- résistances à l’écoulement des corps
- présentation de l’effet Coanda
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Pressions statiques et répartition de la pression totale le long du tube de Venturi
Contenu didactique/essais
- étude de l’équation de continuité et du principe de Bernoulli
- détermination de la pression dynamique à partir des données de mesure en utilisant le principe de Bernoulli
- calcul de la vitesse de l’écoulement à partir des données de mesure en se servant de l’équation de Bernoulli
- distribution de la pression et de la vitesse
Détermination de la pression statique sur 29 points de mesure de la pression
Contenu didactique/essais
- étude de l’évolution de la pression sur un raccord coudé à 90°
- détermination de la pression statique sur 29 points de mesure de la pression
- représentation de la distribution de la pression
Analyse de l'écoulement au niveau des tuyères
Contenu didactique/essais
- enregistrement de l’évolution de la pression à la sortie d’un écoulement parallèle dans un environnement au repos
- représentation des profils de vitesse
Détermination du nombre critique de Reynolds
Contenu didactique/essais
- mesures de la perte de charge pour l’écoulement laminaire
- mesures de la perte de charge pour l’écoulement turbulent
- détermination du nombre de Reynolds critique
- détermination du coefficient de frottement du tuyau
- comparaison du coefficient de frottement expérimental du tuyau avec le coefficient de frottement théorique
Pour les gaz, on fait la distinction entre écoulement à volume constant (incompressible) et écoulement avec modification du volume (compressible). En cas de modifications plus importantes de la pression et de la température du fluide sous forme gazeuse, on ne peut plus négliger les rapports de corrélation qui existent entre la pression, la température et le volume. Cet écoulement est qualifié de compressible.
Écoulement stationnaire des fluides compressibles
Écoulement subsonique et sonique traversant différents objets de mesure
Contenu didactique/essais
- pertes de charge dans les tuyaux et le coude de tuyau
- écoulement dans les buses convergentes-divergentes
- déterminer la vitesse du son dans l’air
- comparer les méthodes de calcul de l’écoulement incompressible et compressible
- appliquer l’équation de continuité complète
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Optique de Schlieren sert à visualiser les lignes de Mach et les chocs de compression mesurées sur les corps de résistance; parois interchangeables sur la section de mesure génèrent des vitesses allant jusqu'à 1,8 Mach
Contenu didactique/essais
- évolution de pression sur les buses à supersonique (buse Laval)
- évolutions et pertes de pression sur les écoulements de tunnel caractérisés par Mach >1
- observation des chocs de compression sur les corps de résistance avec optique de Schlieren
- détermination du nombre de Mach à partir de l’angle des ondes de choc
- comparaison entre la théorie et l’essai
Mesures de la force d'impact et/ou de la poussée pour déterminer la vitesse de sortie et le rendement
Contenu didactique/essais
- détermination du rapport de pression critique
- présentation de l’effet “choking”
- détermination de la vitesse d’écoulement dans la coupe transversale la plus étroite
- mesure de la force de réaction et d’action du fluide en mouvement
- détermination du rendement de la buse à partir de la poussée
Mesure des évolutions de pression d'une buse convergente et des buses Laval
Contenu didactique/essais
- évolution de pression des
- buses Laval
- buses convergentes
- rapport entre la pression d’entrée et le débit massique ou entre la pression de sortie et le débit massique
- influence du processus de détente apparaissant dans la buse, sur la température
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Les systèmes de tuyauterie servent de manière générale à transporter des fluides. Lors de la traversée d’une conduite, l’énergie de pression du fluide baisse suite aux frottements tandis que l’énergie interne du fluide augmente.
Écoulement en conduites et robinetteries
Résistances et pertes dans un écoulement tubulaire laminaire et turbulent
Contenu didactique/essais
- pertes de charge dans un écoulement tubulaire laminaire et turbulent
- détermination du coefficient de frottement du tuyau avec des matériaux et diamètres différents (équation de Darcy-Weisbach)
- perte de charge dans un seul ou plusieurs angles de tuyau
- étude de la force de jet
- fonction de l’orifice de mesure
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Influence de la vitesse d’écoulement sur les pertes de charge, tronçons de tuyauterie successifs d'un point de vue didactique
Contenu didactique/essais
- pertes de charge dans les tubes, raccords et éléments de tuyauterie
- influence de la vitesse d’écoulement sur la perte de charge
- mise en application de l’équation de Bernoulli
- détermination des coefficients de traînée
- caractéristiques d’ouverture de la soupape et du robinet à tournant sphérique
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Pertes de charge linéaires en écoulement laminaire / turbulent , nombre de Reynolds et du coefficient de frottement du tube
Contenu didactique/essais
- utilisation du nombre de Reynolds dans l’écoulement tubulaire et déterminer du nombre de Reynolds critique
- calcul du nombre de Reynolds et du coefficient de frottement du tube à partir des valeurs de mesure
- comparaison des valeurs théoriques avec les valeurs de mesure
- étude de l’influence de la température
- relations de similitude dans un écoulement tubulaire
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Pertes par frottement à l'entrée ainsi qu'en fonction de la géométrie et de la rugosité de la surface du tube
Contenu didactique/essais
- formation de l’écoulement le long de la section d’entrée
- différence entre un tube (hydrauliquement) lisse et un tube (hydrauliquement) rugueux
- différence entre un tube rond et une coupe transversale rectangulaire
- différenciation entre écoulement laminaire et écoulement turbulent
- détermination de la perte de charge dans un écoulement laminaire / écoulement turbulent
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Influence de la vitesse d'écoulement sur les pertes de charge
Contenu didactique/essais
- études des pertes de charge au niveau des conduites, pièces de tuyauterie et robinetteries
- influence de la vitesse d’écoulement sur les pertes de charge
- calcul des coefficients de résistance
- courbes caractéristiques d’ouverture et valeurs KVS de la soupape à tête inclinée et du robinet-vanne
- familiarisation avec différents organes déprimogènes pour la détermination du débit:
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Pertes de charge dans différents raccords de tuyauterie et dans un robinet à tournant sphérique
Contenu didactique/essais
- étude de la perte de charge et les coefficients de perte dans
- des coudes de tuyau, coudes à segments et angles de tuyau
- au niveau d’un rétrécissement et de l’élargissement
- dans un robinet à tournant sphérique
- détermination d’une caractéristique de conduite
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Pertes de charge dans différents éléments de tuyauterie et réseaux de tuyauteries; montages en parallèle et montage en série de sections de tuyau
Contenu didactique/essais
- enregistrement de la courbe de calibrage de différentes sections de tuyau: perte de pression en fonction du débit
- montages de sections de tuyau en parallèle
- montages de sections de tuyau en série
- montage combiné en série et en parallèle
- étude d’une conduite circulaire
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Différents objets de mesure et différentes sections de tuyau
Contenu didactique/essais
- procédés de mesure du débit et de la pression
- fonction de la buse, du diaphragme, du tube de Venturi
- pertes au niveau de coudes de tuyau, angles de tuyau, modifications de section et robinetteries d’arrêt
- détermination des coefficients de frottement d’un tuyau et des coefficients de traînée
- caractéristiques d’ouverture avec des robinetteries d’arrêt
Influence du diamètre de la conduite, du matériau et de la rugosité de surface, vitesse d'écoulement
Contenu didactique/essais
- différentes méthodes de mesure de la pression différentielle
- influence des diamètres de tuyau, des matériaux et rugosités de surface
- influence de la vitesse d’écoulement
- pertes de charge dans le coude de tuyau, l’angle de tuyau et le coude à segments
- pertes de charge lors des modifications de section
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Résistance et pertes dans le cas d'un écoulement turbulent, longs circuits de mesure avec plusieurs points de mesure
Contenu didactique/essais
- principes de base de la mesure du débit
- principes de base de la mesure de pression
- détermination du coefficient de frottement du tuyau avec des matériaux et diamètres différents
- coefficients de traînée de coudes, élargissements et rétrécissements
- pertes de charge et caractéristiques d’ouverture sur des robinetteries
Analyse au niveau des pompes centrifuges, des soupapes de régulation, des tuyauteries et des robinetteries; des composantes industrielles et une technique de mesure performante fournissent des résultats proches de la réalité
Contenu didactique/essais
- essais sur des pompes, des robinetteries et des sections de tuyau
- comportement en service de pompes centrifuges montées en série et en parallèle
- mesure de la valeur NPSH de pompes
- mesures de pertes de charge dans des conduites présentant des rugosités différentes
- pertes de charge dans des raccords de tuyauterie
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Mesures de différence de pression effectuées sur quatre sections de tuyau de même longueur dans des matériaux différents
Contenu didactique/essais
- étude des pertes de charge dans des tuyaux traversés par un écoulement
- mesure de la pression différentielle dans différentes sections de tuyau
- influence exercée par des diamètres différents
- influence exercée par différents matériaux et rugosités de surface
- influence de la vitesse d’écoulement
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Étude de la perte de charge dans des éléments de tuyauterie avec des changements de direction de tuyau et des matériaux différents
Contenu didactique/essais
- mesure du débit
- mesure de pression différentielle
- influence du matériau et de la rugosité de surface
- influence de la vitesse d’écoulement
- influence des changements de direction de tuyau
Détermination des pertes de charge dans une section de tuyau ouverte
Contenu didactique/essais
- pression hydrostatique
- pression d’écoulement
- perte de charge
- représentation d’évolutions de pression
Pertes de charge dans les vannes standards: robinet à tournant sphérique, soupape à tête inclinée, soupape droite, robinet-vanne d'arrêt
Contenu didactique/essais
- pertes de charge dans les robinetteries
- mesure de la pression différentielle
- influence de la forme de passage de la soupape sur la perte de charge
- influence de la vitesse d’écoulement
- détermination de coefficients de traînée
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Visualisation de pertes de charge dans des rétrécissements, angles de tuyau, coudes de tuyau, robinetteries et éléments de tuyauterie
Contenu didactique/essais
- évolution de la pression dans un système de tuyauterie fermé avec pompe de circulation
- influence du diamètre de tuyau, de la vitesse d’écoulement, des modifications de section et des obstacles installés dans le tuyau sur les pertes de charge
- détermination des caractéristiques de pompe, d’installation, et du point de fonctionnement
Importance particulière accordée aux questions techniques:
- types
- caractéristiques de vannes
- Kvs valeurs
Montage et fonctionnement des vannes de régulation; détermination de la valeur Kv
Contenu didactique/essais
- en combinaison avec les vannes de régulation RT 390.01 à RT 390.06
- démonstration et vérification du fonctionnement des vannes de régulation
- détermination des valeurs Kv et des valeurs Kvs
- enregistrement des courbes caractéristiques de la vanne
- comportement dynamique des vannes de régulation: enregistrement des réponses à un échelon
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Enregistrement des caractéristiques des robinetteries industrielles et d'une pompe centrifuge
Contenu didactique/essais
- caractéristiques de fonctionnement d’une pompe centrifuge
- comportement en fonctionnement et fonction de
- robinet à tournant sphérique
- clapet
- soupape d’arrêt
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Sous l’effet des processus d’écoulement, des pressions locales peuvent apparaître dans l’écoulement des liquides. Ces pressions sont inférieures à la pression de vapeur correspondante du liquide. Le liquide s’évapore alors et des bulles de vapeur se forment. Une nouvelle augmentation de la pression entraîne l’implosion des bulles de vapeur.
Cavitation
Visualisation de phénomènes de cavitation dans une pompe transparente; influence de la vitesse de rotation, de la pression à l'entrée, du débit de refoulement et de la température sur la cavitation
Contenu didactique/essais
- la formation de cavitation
- observer le phénomène de la cavitation
- influence de la vitesse de rotation, de la pression à l’entrée, du débit de refoulement et de la température sur la cavitation
Visualisation de la formation de bulles de vapeur dans un tube de Venturi
Contenu didactique/essais
- fonction d’un tube de Venturi
- pression en fonction du débit
- processus de cavitation à différents débits et différentes pressions
L’écoulement dans des canaux traite entre autres de la régulation des rivières à des fins de navigabilité, de la retenue des eaux de rivière à des fins énergétiques et / ou du stockage d’eau potable et de la protection contre les inondations.
Écoulement dans des canaux à surface libre
Phénomènes d'écoulement au niveau de divers ouvrages de contrôle; pertes à l'entrée et à la sortie
Contenu didactique/essais
- canal ouvert
- écoulement par des ouvrages de contrôle: déversoir à seuil épais, déversoir à paroi mince, déversoir à crête arrondie avec évacuateur en forme de saut de ski, seuil
- écoulement en dessous d’une vanne
- ressaut
- canal fermé
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Section d'essai disponible dans une longueur de 2,5m ou de 5m, en circuit d'eau fermé, avec inclinaison réglable
Contenu didactique/essais
- avec les modèles disponibles comme accessoires, on étudie les phénomènes suivants
- écoulement uniforme et écoulement non uniforme
- formules de débits
- changement d’écoulement (ressaut)
- dissipation d’énergie (ressaut, bassin d’amortissement)
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Écoulement autour de différents corps de résistance et écoulement incident de déversoirs
Contenu didactique/essais
- hauteurs d’énergie de l’eau dans un écoulement traversant un canal avec différentes obstacles
- étude du ressaut
- mesure du débit avec le tube de Venturi
- dissipation d’énergie dans le canal
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Mesure du débit dans des canaux ouverts à l'aide de deux déversoirs de mesure
Contenu didactique/essais
- nappe dénoyée au niveau du déversoir à paroi mince
- déversoirs à paroi mince utilisés comme déversoirs de mesure
- détermination du coefficient de débit
- comparaison des déversoirs de mesure (Rehbock, Thomson)
- détermination du débit
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Écoulement autour de différents corps de résistance et écoulement incident appliqué sur des déversoirs; de l'encre comme produit de contraste
Contenu didactique/essais
- influence sur l’écoulement des différentes formes de déversoirs
- visualisation des lignes de courant lors de l’application d’un écoulement incident sur des déversoirs
- visualisation des lignes de courant lors de l’écoulement autour de différents corps de résistance
- écoulement torrentiel et fluvial
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