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Ecoulement rapidement varié (HU) : Différence entre versions
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==Écoulements rapidement variés dans les réseaux d'assainissement et dans les rivières== | ==Écoulements rapidement variés dans les réseaux d'assainissement et dans les rivières== | ||
| − | En hydraulique les écoulements rapidement variés sont principalement causés par une modification brutale de la géométrie du lit (''figure 1''). Dans les réseaux d'assainissement, ce type d'écoulement se rencontre principalement au passage d'un [[Ouvrage spécial (HU)|ouvrage spécial]] ([[Déversoir (HU)|déversoir]], [[Vanne (HU)|vanne]], [[Seuil hydraulique (HU)|seuil]], [[Chute (HU)|chute]], etc.) ou dans le cas d'un [[ | + | En hydraulique les écoulements rapidement variés sont principalement causés par une modification brutale de la géométrie du lit (''figure 1''). Dans les réseaux d'assainissement, ce type d'écoulement se rencontre principalement au passage d'un [[Ouvrage spécial (HU)|ouvrage spécial]] ([[Déversoir (HU)|déversoir]], [[Vanne (HU)|vanne]], [[Seuil hydraulique (HU)|seuil]], [[Chute (HU)|chute]], etc.) ou dans le cas d'un [[Ressaut hydraulique (HU)|ressaut hydraulique]] (passage brutal d'un régime torrentiel à un régime fluvial). On peut l’observer aussi bien dans le cas d’un [[Ecoulement permanent (HU)|écoulement permanent]] que dans celui d’un [[Ecoulement transitoire (HU)|écoulement transitoire]]. |
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Dans les écoulements rapidement variés, la courbure de la [[Ligne d'eau (HU)|ligne d'eau]] et/ou l'accélération sont trop prononcées pour pouvoir être négligées et il n'est plus possible de faire l'hypothèse d'une répartition hydrostatique de la pression. | Dans les écoulements rapidement variés, la courbure de la [[Ligne d'eau (HU)|ligne d'eau]] et/ou l'accélération sont trop prononcées pour pouvoir être négligées et il n'est plus possible de faire l'hypothèse d'une répartition hydrostatique de la pression. | ||
| − | La détermination précise de la forme de la ligne d'eau est bien évidemment difficile. Il existe cependant un grand nombre de méthodes soit analytiques, soit purement numériques. Les méthodes analytiques reposent généralement sur des approches empiriques diverses, et sont souvent assez performantes du fait des effets peu importants des conditions aux limites. Les méthodes numériques se généralisent cependant avec le développement de codes de calcul informatiques de plus en plus performants capables de représenter les écoulements dans des géométries très compliquées (voir [[Mécanique des fluides numérique / MFN (HU)|Mécanique des fluides numériques]]). Voir aussi les ouvrages indiqués dans la rubrique "pour en savoir plus". | + | La détermination précise de la forme de la ligne d'eau est bien évidemment difficile. Il existe cependant un grand nombre de méthodes, soit analytiques, soit purement numériques. Les méthodes analytiques reposent généralement sur des approches empiriques diverses, et sont souvent assez performantes du fait des effets peu importants des conditions aux limites. Les méthodes numériques se généralisent cependant avec le développement de codes de calcul informatiques de plus en plus performants capables de représenter les écoulements dans des géométries très compliquées (voir [[Mécanique des fluides numérique / MFN (HU)|Mécanique des fluides numériques]]). Voir aussi les ouvrages indiqués dans la rubrique "pour en savoir plus". |
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Une obstruction à l'aval, un élargissement ou un rétrécissement brusque, un changement brutal de pente (passage d'une [[Ecoulement à pente faible (HU)|pente faible]] à une [[Ecoulement à pente forte (HU)|pente forte]]) peuvent également être à l'origine d'un écoulement rapidement varié. Cette propriété est souvent exploitée pour mesurer le débit dans le cas des écoulements à surface libre. En effet, lors du passage d'un [[Ecoulement torrentiel (HU)|écoulement torrentiel]] à un [[Ecoulement fluvial (HU)|écoulement fluvial]], il existe une relation univoque entre la hauteur d'eau (qui est dans ce cas égale à la [[Hauteur critique (HU)|hauteur critique]]) et le débit. | Une obstruction à l'aval, un élargissement ou un rétrécissement brusque, un changement brutal de pente (passage d'une [[Ecoulement à pente faible (HU)|pente faible]] à une [[Ecoulement à pente forte (HU)|pente forte]]) peuvent également être à l'origine d'un écoulement rapidement varié. Cette propriété est souvent exploitée pour mesurer le débit dans le cas des écoulements à surface libre. En effet, lors du passage d'un [[Ecoulement torrentiel (HU)|écoulement torrentiel]] à un [[Ecoulement fluvial (HU)|écoulement fluvial]], il existe une relation univoque entre la hauteur d'eau (qui est dans ce cas égale à la [[Hauteur critique (HU)|hauteur critique]]) et le débit. | ||
| − | <u>Pour en savoir plus</u> | + | <u>Pour en savoir plus</u> |
| − | * | + | * Ancey, C. (2022) : Hydraulique à surface libre ; cours master EPFL ; 257p. ; disponible sur http://lhe.epfl.ch |
| − | * | + | * Vazquez, J () : Hydraulique à surface libre ; cours formation initiale ENGES ; 104p. ; disponible sur https://fr.scribd.com/document/528611767/Cours-hydraulique-a-Surface-Libre. |
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Version actuelle en date du 9 avril 2024 à 16:56
Traduction anglaise : Rapidly varied flow
Dernière mise à jour : 09/04/2024
Régime d'écoulement tel que les conditions hydrauliques varient rapidement en fonction de l’espace (suivant l’axe principal de l’écoulement ou transversalement) et/ou du temps.
[modifier] Écoulements rapidement variés dans les réseaux d'assainissement et dans les rivières
En hydraulique les écoulements rapidement variés sont principalement causés par une modification brutale de la géométrie du lit (figure 1). Dans les réseaux d'assainissement, ce type d'écoulement se rencontre principalement au passage d'un ouvrage spécial (déversoir, vanne, seuil, chute, etc.) ou dans le cas d'un ressaut hydraulique (passage brutal d'un régime torrentiel à un régime fluvial). On peut l’observer aussi bien dans le cas d’un écoulement permanent que dans celui d’un écoulement transitoire.
Une autre cause possible est une variation brutale du débit causée par exemple par une rupture de barrage ou d'embâcle.
[modifier] Modélisation des écoulements rapidement variés
Dans les écoulements rapidement variés, la courbure de la ligne d'eau et/ou l'accélération sont trop prononcées pour pouvoir être négligées et il n'est plus possible de faire l'hypothèse d'une répartition hydrostatique de la pression.
La détermination précise de la forme de la ligne d'eau est bien évidemment difficile. Il existe cependant un grand nombre de méthodes, soit analytiques, soit purement numériques. Les méthodes analytiques reposent généralement sur des approches empiriques diverses, et sont souvent assez performantes du fait des effets peu importants des conditions aux limites. Les méthodes numériques se généralisent cependant avec le développement de codes de calcul informatiques de plus en plus performants capables de représenter les écoulements dans des géométries très compliquées (voir Mécanique des fluides numériques). Voir aussi les ouvrages indiqués dans la rubrique "pour en savoir plus".
[modifier] Utilisation en métrologie
Une obstruction à l'aval, un élargissement ou un rétrécissement brusque, un changement brutal de pente (passage d'une pente faible à une pente forte) peuvent également être à l'origine d'un écoulement rapidement varié. Cette propriété est souvent exploitée pour mesurer le débit dans le cas des écoulements à surface libre. En effet, lors du passage d'un écoulement torrentiel à un écoulement fluvial, il existe une relation univoque entre la hauteur d'eau (qui est dans ce cas égale à la hauteur critique) et le débit.
Pour en savoir plus
- Ancey, C. (2022) : Hydraulique à surface libre ; cours master EPFL ; 257p. ; disponible sur http://lhe.epfl.ch
- Vazquez, J () : Hydraulique à surface libre ; cours formation initiale ENGES ; 104p. ; disponible sur https://fr.scribd.com/document/528611767/Cours-hydraulique-a-Surface-Libre.
