Etude et réalisation d’un banc d’essais hydrodynamique

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Date

2019-09-14

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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