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Concept
Hydraulique à surface libre
Résumé
alt=Écoulement à surface libre rivière James (ressaut hydraulique).|vignette|Écoulement à surface libre rivière James (ressaut hydraulique).
L’hydraulique à surface libre est la branche de l'hydraulique et de la mécanique des fluides qui s’intéresse aux écoulements de liquides dans un canal avec une surface libre. Un écoulement en surface libre désigne un écoulement avec une interface libre entre l’air et l’eau, comme dans une rivière, par opposition à un écoulement en charge, où cette interface est absente dans une conduite sous pression par exemple.
Un écoulement en surface libre peut être classé et décrit de diverses manières en fonction de la variation de la profondeur d'eau par rapport au temps et à l'espace. Les types fondamentaux de flux traités dans l'hydraulique à surface libre sont :
écoulement permanent – les paramètres caractérisant l’écoulement ne changent pas au cours du temps ou sont constants pendant l'intervalle de temps considéré.
écoulement instationnaire (ou non permanent) - La profondeur de l'écoulement varie avec le temps.
écoulement uniforme - les paramètres caractérisant l’écoulement restent invariables dans les diverses sections du canal. La ligne de la pente du fond est donc parallèle à la ligne de la surface libre dans chaque section du canal. L’écoulement uniforme peut être permanent ou instationnaire suivant la variation temporelle de la profondeur d’eau (même si un écoulement uniforme instationnaire est improbable).
écoulement uniforme permanent - Dans le cas d’un écoulement uniforme permanent la pente de fond, la pente de la surface libre et la pente de la ligne d’énergie sont parallèles et la pression verticale peut donc être considérée comme hydrostatique.
écoulement non uniforme (ou varié) - les paramètres caractérisant l’écoulement varient le long du canal. Un écoulement non uniforme peut être soit permanent soit instationnaire. Un débit non uniforme peut être additionnellement classé suivant la rapidité des variations
variations rapides - La profondeur change brusquement sur une distance relativement courte.
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