MécaFlu_Remplissage d'une bouteille immergée

[bencho]

Bonjour à toutes et à tous,

Alors voilà, une petite question qui m'est venue à l'esprit sur un exercice tout bête : Remplir une bouteille en la plongeant dans l'eau.

Si l'on immerge une bouteille (vide, supposons qu'elle à son bouchon) à une profondeur donnée, et donc une pression extérieure donnée.
A un instant t0 on retire le bouchon.
L'eau va rentrer, chassant l'air du même coup (d'où les bulles)... et la bouteille se remplira en une durée ∆t.

Si on veut interpreter scientifiquement la chose, quelles sont les influences de la pression extérieure, du diamètre (voire même de la forme) du goulot sur le temps de remplissage, et quelles équations régissent ce phénomène ?!

Merci par avance pour toute l'aide que vous pourrez m'apporter, et bon weekend à tous !


Bencho
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[pelkin]

Pour quel usage,
Pour quels besoins ?

Parceque franchement, si la bouteille de remplit en 1 secondes ou en trois secondes quelle en est l'importance sans explications supplémentaires ?

[invite0613a860]

A première vue, je dirais Navier-Stokes avec la poussée d'archimède, les tensions superficielles...
En tout cas question très intéressante!

[sitalgo]

B'jour,

Déjà on peut dire que la pression ext est primordiale puisque le volume d'air va diminuer. Sous 10 atm absolu le volume va être divisé par 10, ça fait d'autant moins à évacuer et c'est plutôt l'eau qui, au début, va rentrer dans la bouteille sans qu'il soit nécessaire que de l'air en sorte, surtout avec un goulot étroit (les bulles ne vont pas remonter le courant).
Le reste est pour le moins difficile à modéliser.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bencho]

Bonjour à tous,

Voilà, je relance ce sujet,

En fait, ma question concernait une "grosse" bouteille, voire une très grosse bouteille (une grande cuve immergée en fait !)... c'est pour ça que les temps mis en jeux risquent plus de tourner autour des 10 - 15min, et j'aimerai pouvoir prédire assez précisément ce temps de remplissage final ... !

Comme vous l'avez fait remarquer, la modélisation est un peu compliquée ... Du coup, je me demandais si par une expérience sur une petite cuve, de la taille d'une bouteille peut etre, et une loi d'échelle adaptée, on ne pouvait pas obtenir des résultats représentatifs... Mais quelle loi utiliser (similitudes ?) pour cela ? Quel facteur d'échelle ? ... Je ne trouve pas de document à ce sujet !

Merci à tous pour vos réponses jusqu'ici, en espérant qu'elles soient encore nombreuses à tomber par la suite !

Bencho

[LPFR]

Bonjour.
Comme l'avait dit Sitalgo, le problème est banal (ou presque) quel la pression externe est plus grande.
Là où ça devient amusant et intraitable c'est quand les pressions sont égales. Il y a une instabilité qui se crée avec l'eau et les bulles d'air dans des directions opposées. C'est comme vider une bouteille à l'air. L'instabilité et la turbulence doivent dépendre de tout, et il me semble extrêmement difficile à modéliser. De plus, je ne pense pas que l'on puisse trouver une loi d'échelle.

Pour vous donner une idée de la difficulté, il y avait une manip simple à faire (et que j'ai faite). On prend un petit récipient dans lequel on met de l'eau salée colorée (remplit partiellement). On fait on petit trou dans le fond du récipient et on le met dans l'eau, de sorte que le récipient flotte en surface.
Une fois le récipient en équilibre il va avoir une oscillation. Pendant une partie du temps le liquide va sortir du récipient, et pendant l'autre c'est l'eau claire qui va rentrer dans le récipient. La période est de plusieurs secondes et doit dépendre de tout, y compris de l'âge du capitaine.
Et c'est un problème "simple". L'eau ne circule à chaque fois que dans un sens, et il n'y a pas le problème de la tension superficielle.
Au revoir.

[arrial]

En fait, ma question concernait une "grosse" bouteille, voire une très grosse bouteille (une grande cuve immergée en fait !)... c'est pour ça que les temps mis en jeux risquent plus de tourner autour des 10 - 15min, et j'aimerai pouvoir prédire assez précisément ce temps de remplissage final ... !

… euh … ça doit dépendre grave trop, du diamètre du goulot, surtout ‼ …

@+

[glou-glou-glou ]

[bencho]

Bonjour à tous,


J'avais bien cerné cette problématique du remplissage "en deux fois" :
- Une partie compression de l'air jusqu'à la pression extérieure, phase ou de l'eau rentre en continu
- Une partie remplissage lent avec "bullage", ou on a alternance, chaque fois qu'une bulle sort, un peu d'eau rentre ...

J'ai mis la première partie en équation, mais cette phase est de toute façon la plus rapide ... Tandis que la deuxième phase ... lente et impossible à modéliser !

Du coup, j'ai encore plus envie de pouvoir faire un test ! Il n'existe aucune loi d'échelle, aucune similitude qui permette de faire des essais chez soi qui soient représentatif à des coefs près ?
Les paramètres seraient :
Diamètre du goulot
Volume de la cuve
Pression extérieure

Merci à tous pour vos réponses, et merci aux réponses encore à venir !


Bencho

[bencho]

Et au passage ... comment on édite le topic ? Pour faire apparaitre "loi d'échelle" dedans ... !

Encore merci à tous !

[bencho]

Encore une fois bonjour à tous,

Merci pour toutes vos réponses jusqu'ici, et en particulier merci LPFR pour cette explication détaillée du fonctionnement.

Toutefois, je me permets de vous relancer une dernière fois :
Quelqu'un voit-il une expérimentation (loi d'échelle ? Similitude ?!) qui puisse etre représentative de mon problème afin de faire des essais à échelle réduite ?!

Merci encore pour votre aide, et bonne fin de semaine à tous !

Bencho