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Concept
Écoulement en charge
Résumé
Les écoulements en charge sont un des trois types d’s étudiés couramment en hydrodynamique avec les écoulements en surface libre et les écoulements de percolation.
Les écoulements en charge sont l'objet d'étude de l’hydraulique en charge. Cette branche de l'hydraulique s’intéresse aux écoulements dans les conduites sans surface libre c’est-à-dire lorsqu’elles sont entièrement remplies de fluide. La section d’écoulement du fluide est égale à la section du canal. L’hydraulique en charge s’applique à tous les canaux à section fermée contrairement à l’hydraulique à surface libre qui s’applique aux canaux à section ouverte comme les rivières, les chenaux, les conduites non remplies etc. Dans une conduite en charge, la pression du fluide varie temporellement suivant les conditions d'écoulement.
Les propriétés permettant de décrire les écoulements en charge sont le débit, la vitesse d’écoulement du fluide, la viscosité, la rugosité et la géométrie dans le sens de l’écoulement et de la section du canal permettant de calculer les pertes de charges.
L’équation de continuité transcrit le fait qu’aucune matière ne peut apparaître ou disparaître dans un volume fixé.
Pour une même conduite, on a alors un débit constant dans toutes les sections. On écrit :
avec
= débit volumique
= surface d’écoulement d’une section n
= vitesse débitante, c'est-à-dire la vitesse moyenne d’écoulement sur la section n, autrement définie par :
étant le champ de vitesse défini en tout point de la section .
L’équation de Bernoulli ou équation générale d’écoulement permet de calculer la valeur de la charge totale, c’est-à-dire, l’énergie totale le long de la conduite. Pour un fluide parfait avec une viscosité nulle, cette charge est constante, pour un fluide réel, la charge diminue le long de la canalisation en raison des pertes de charges.
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