05/05/2010
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ElémentsdeMécani
q
uedesFluides
.
be
q
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.
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Nécessité de recourir à des modèles physiques
Etablissement des règles de similitude
Similitudes usuelles pour un fluide en mouvement
Fd
Objectifsdelaséance
.
be
F
rou
d
e
– Reynolds
Similitudes pour des transports associés
Transport sédimentaire
Exemples d’essais physiques
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.
L’étude de la mécanique des fluides : pourquoi et comment ?
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Les problèmes de mécanique des fluides consistent toujours
en des phénomènes complexes et variés
Ils peuvent être abordés, moyennant hypothèses
simplificatrices :
Introduction
.
be
simplificatrices
:
par résolution analytique d’équations
par résolution numérique d’équations
Une autre voie consiste à recourir partiellement ou
complètement à l’expérience
Pour l’établissement de lois comportementales
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.
Pour la vérification de tendances
Pour l’établissement de solutions dans des cas non traitables
fiablement
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Interactionnumérique‐ expérimental
.
be
Prise d’eau de Rosport (Luxembourg)
Etude numérique 2DH à large échelle et modèle réduit 2DV local
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.
Etude
numérique
2DH
à
large
échelle
et
modèle
réduit
2DV
local
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Interactionnumérique‐ expérimental
Aménagement de Taoussa (Mali) – Etude
numérique à large échelle (bief de 7 km de
long et plus de 1 km de large sur le Niger) et
modèle réduit limité à l’évacuateur de crue
(250 m de large)
.
be
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.
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Expériences réalisées sur des maquettes (modèles réduits)
Nécessité de transposer les résultats entre l’échelle du
modèle
(maquette) et celle du
àlaidede
Introduction
.
be
modèle
(maquette)
et
celle
du
,
à
l’aide
de
conditions de similitudes
Deux approches possibles :
méthode directe (à partir des équations de mec. fl.)
– anal
y
se dimensionnelle
(
théorème « PI »
)
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.
y(
)
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Conception de modèles réduits
Pour l’étude de phénomènes trop complexes à modéliser
numériquement
Nécess
i
te
de
co
nn
a
î
t
r
e
l
es
r
appo
r
ts
ou
échelles
de
similitude
Deuxtypesd’applicationdelasimilitude
.
be
Nécessite
de
connaître
les
rapports
ou
échelles
de
similitude
Exemple : écoulement avec entraînement d’air
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.
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Plusieurs types de similitude mécanique :
la similitude géométrique
Applicationàlaconceptiondemodèlesréduits
Xm: X relatif au modèle
Xp: X relatif au prototype
.
be
la similitude cinématique (vitesses, accélérations, ...)
constante
mL
p
Le
L
constante
mmm
V
ppp
ULT
e
ULT
2
2constante
mmm
a
ppp
aLTe
aLT

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.
la similitude dynamique (forces : ex. forces d’inertie,...)
32
32 constante
mmmmmmm
F
ppppppp
FMa LLTe
FMa LLT
 
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
0
k
c
cc k
u
L
Ut t x


Transformation des équations de NS :
Méthodedirecte:équationsadimensionnelles
.
be
22
c
iik
cccc
i
ck i
ccc cc
uuu
p
LgLp
F
Ut t x x
UUUL
 
 
Apparition d’importants nombres sans dimension
nombre de Strouhal
nombre de Froude
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nombre d’Euler
nombre de Reynolds

2
1Re
1
ik
iii
ki
FEu
uu
up
FStr tx
ru
x

 
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• Procédure
inventaire de toutes les grandeurs intervenant dans le
problème
l d d i di i
Analysedimensionnelle
.
be
grouper
l
es gran
d
eurs en pro
d
u
i
ts sans
di
mens
i
on
exprimer les conditions de similitude en fonction de
ces grandeurs sans dimension
Difficulté : ne pas oublier de grandeurs dans
l
inventaire de celles intervenant dans le
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.
l inventaire
de
celles
intervenant
dans
le
phénomène étudié
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