Etude et réalisation d’un banc d’essais hydrodynamique
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Date
2019-09-14
Authors
Journal Title
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Volume Title
Publisher
UMMTO
Abstract
Le présent travail concerne la conception, le dimensionnement ainsi que la réalisation d’un
banc hydrodynamique qui se présente sous forme d’un canal fonctionnant en circuit fermé. Le
dimensionnement s'est basé sur le calcul des pertes de charges en tenant aussi compte des
décollements susceptibles de se produire au niveau des parois du canal.
A l’issue de l’étude de dimensionnement, les caractéristiques des principaux composants du
banc d’essais sont résumées dans ce qui suit.
- Le canal est d’une longueur de 200 cm et d’une section de passage de 10x10 cm2. Ces
dimensions sont retenues en tenant compte, à la fois, des contraintes d’encombrement
mais aussi des longueurs d’établissements d’écoulements évaluées pour les différents
débits d’eau,
- Le convergent d’une longueur de 43 cm à parois curvilignes est considéré comme
étant le second élément essentiel du banc d’essais après le canal. L’intérêt d’utilisation
de ce type de convergent réside dans le fait que le rétrécissement de l'aire de la section
transversale à l'écoulement se produit plus lentement au début qu'à la fin, de sorte que
le changement de gradient de pression est plus continu. Ainsi, la cause principale de
décollement du courant et, par conséquent, la source principale de pertes de charges
sont considérablement diminuées. De ce point de vue, le meilleur convergent est celui
dans lequel le gradient de pression reste constant (dp/dx=cst) le long du canal.
- L’écoulement à la sortie du canal débouche sur une succession de coudes (coude en
Π). L’écoulement dans un coude simple de 90° provoque l’apparition des phénomènes
de divergence qui conduisent au décollement du fluide des deux parois (inférieure et
supérieure). Ce décollement influe sur la topologie de l’écoulement à l’aval comme à
l’amont du coude (veine d’essais). Un contrôle passif est alors appliqué à l’écoulement
au niveau du coude en en pratiquant un chanfrein de 45° au niveau de l’arête
inférieure et en y installant une succession d’aubes concentriques, dont l’espacement,
le nombre et la forme ont été évalués avec exactitude.
Une étude comparative des deux géométries du coude (simple / avec chanfrein et
aubes) a été entreprise à travers une approche numérique 2D. Les résultats ont permis
de confirmer nos attentes à travers la superposition des évolutions de profil de vitesse.
La partie pratique de cette étude est consacrée à la réalisation du banc d’essais
expérimental, qui consiste en la fabrication puis en l’assemblage de ses différents éléments.
Ce projet nous a permis de nous familiariser à l'utilisation du logiciel de dessin par
ordinateur (SolidWorks™). Ainsi, ce fut là l'occasion pour nous de nous confronter à la
conception de pièces très compliquées. Nous avons aussi pu découvrir comment mettre en
pratique les connaissances, notamment en mécanique des fluides acquises durant notre cursus. L'étude doit se poursuivre avec la mise en marche du banc d'essais ainsi que la validation
expérimentale à travers la mesure des champs de vitesse au niveau de la veine d'essais. Dans
la perspective d'une application hydrodynamique, il est indispensable de développer un
système asservi qui régule en permanence la température d'eau à l’aide d’un échangeur de chaleur immergé.
Description
84 f. : ill. ;30 cm. (+CD-Rom)
Keywords
Banc D’essais Hydrodynamique, Fluide : mécanique
Citation
Energétique