Hauteur maximal qu'un jet d'eau pourrait avoir?
Bonjour, je me demandait quel hauteur maximal un jet d'eau pourrait avoir?
Par exemple le Jet_d'eau de Genève monte jusqu'à 140m et le Jet d'eau du roi Fahd jusqu'a 315m.
Serais-ce possible d'avoir un jet d'eau qui ait une telle pression a la sortie et une telle vitesse qu'il aille dans l'espace?
Environ combien d'énergie serait nécessaire a cela?
Merci
Bonjour,
Et bienvenue sur le forum,
Une question pour le site "what if?"Envoyé par softyoda
La réponse "au premier ordre" est "oui", mais il va falloir examiner tous les détails pour asseoir proprement la réponse!
Pour la dernière question, c'est plutôt la puissance qu'il faut calculer, et un minorant sera proportionnelle au débit et (au premier ordre) à la hauteur.
Calcul de coin de table, en prenant comme hauteur 100 km (définition officielle de l'espace, selon la Fédération aéronautique internationale) et un débit de 500 kg/s (celui de Genève). La puissance minimale est de (500 kg/s) (9,8 m/s²) (100 km) soit de l'ordre d'un demi GW, une petite centrale électrique. Cela néglige le ralentissement dû au frottement de l'air, et pas mal de chose.
Mais il y a plein d'autres choses à regarder. L'eau restera-t-elle liquide? (Il fait froid là-haut, et la pression de l'air y est faible.) Peut-on réellement donner une impulsion continue de ce genre avec une pompe au sol? Quelles sont les problèmes techniques pour réaliser une telle pompe? Quelle est la forme du jet (ne va-t-il pas s'évaser au point qu'il soit difficile d'y voir un jet d'eau)? Etc.
(Comme quoi une réponse "what if?", c'est du boulot...)
Dernière modification par Amanuensis ; 07/08/2016 à 06h38.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
J'ai oublié les considérations sur la vitesse. Au min au départ, son carré est 2gh, soit de l'ordre 1400 m/s, franchement supersonique dans l'air (supérieur à mach 4). Et c'est près de la vitesse du son dans l'eau, ce qui serait nécessaire serait vraisemblablement plus. D'où question supplémentaire sur la pompe...
Et cela fera du bruit, nuisances sonores assurées
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Pour fournir un gw ou deux, peut être serais-ce possible d'accumuler de l'énergie dans un volant d'inertie et tout relâcher dans une pompe haute pression, directement en énergie mécanique, mais pour avoir une telle puissance,, n'y a-il pas un risque de fracture des matériaux avec l'eau à haute pression, combien de bar maximum peut-ont faire subir à l'eau ? Certaines machines de découpe montent à 6000bar non ?
Bonnes questions
Pour le 1/2 GW, je suis parti du débit du jet de Genève.
Un jet bien plus fin (celui d'une machine à découper?) serait-il accepté comme un "jet d'eau"? Cela demanderait évidemment un débit bien moindre, et donc une puissance moindre.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Bonjour,
C'est juste pour information.
Cordialement.
Jaunin__
http://www.sig-ge.ch/pages/results.aspx?key=jet d'eau
Salut,
partant des calculs faits par Amanuensis, on peut en déduire que le jet mettra 71.4 secondes pour atteindre les 100km d'altitude, ce faisant l'énergie apportée aura été de 35.7 GJ .
La sortie se faisant à l'air libre, la pression de sortie sera la pression atmosphérique. L'ordre de grandeur de la vitesse a été donnée plus haut.
Si on néglige les pertes de charges (et hop, encore une hypothèse qui nous éloigne de la réalité
Ces informations vous sont fournies sous réserve de vérification :)
Intéressant. La pression pour des machines à découper à l'eau semble aller jusqu'à 7000 bars, pas très loin en ordre de grandeur.
Question: que devient le jet d'un telle machine si dirigé vers le haut? On peut imaginer que la finesse du jet fera qu'il va être vite dispersé par les frottements avec l'air, ou se vaporiser parce que la pression partielle de vapeur d'eau est loin d'être saturante. Ou que si, par miracle il arrivait assez haut son faible diamètre le fera se vaporiser ou se geler (lequel?) avant la stratosphère.
Dernière modification par Amanuensis ; 08/08/2016 à 13h03.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Un jet rapide, qu'il soit vertical ou autre, s'il est entouré d'air va se déstabiliser et s'atomiser. Les gouttes qui seront issues de cette atomisation auront un ratio surface / volume très grand, ce qui les ralentira énormément. Et leur taille sera d'autant plus faible que la vitesse de sortie est grande (== que la pression au niveau de la sortie sera grande).
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
Bonjour,
Pour compliquer encore un peu il faut préciser le diamètre à la base=le débit. Parce qu'un jet fin s'évaporera. ou dispersera plus vite qu'un gros jet.
D'ailleurs, on peut s'amuser avec cette autre question (symétrique):
Une masse d'eau s'écoulant par un orifice a 100km d'altitude produira-t-elle un jet continu pour arriver au sol? (je sais qu'il manque des paramètres sur la quantité d'eau et le diamètre de l'orifice)
Re,
non, pour les memes raisons que j'ai évoqué au dessus.
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
La plus grande cascade possible
[Le plus grand saut semble être de 807 m, facile de trouver des photos montrant ce qu'il arrive au "jet".]
Dernière modification par Amanuensis ; 10/08/2016 à 13h13.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Il suffit de jeter un seau d' eau par la fenêtre pour constater qu' elle se disperse très vite .
Ou de faire joujou avec le tuyau d' arrosage .
D'après les données qui se trouvent dasn les premiers messages, on arrive à un diamètre de 21mm (500l/s et 1400m/s)
Ces informations vous sont fournies sous réserve de vérification :)
Petit up pour demander si ça serais possible avec un jet d'eau laminaire ? Exemple en vidéo https://youtu.be/rscpnV5DBSo
Bonjour,
S il est laminaire, c est soit :
- que la viscosité est grande (si on parle d eau, elle est constante)
- soit que la vitese en sortie est très faible (dans ce cas il n ira pas vien haut)
- soit que le diamètre de sortie est minuscule, dans ce cas et sans rentrer dans le détail, il va se déstabiliser très vite (ca depend de sa tension de surface).
Il faudrait peut-être envoyer de l'eau chaude pour éviter qu'elle ne gèle vers les 10km d'altitude, donc rajouter au calcul d'énergie min théorique (sans dispersion) l'énergie pour chauffer l'eau.
Par contre, il y a un paramètre qu'on n'a peut-être pas encore exploré.
Il n'est probablement pas possible de fournir une vitesse max au jet dès l'ouverture de la vanne.
Sinon, l'eau se vaporise directement non ?
Donc, il faut augmenter progressivement la vitesse du jet (relative à la pression).
Salut, du coup c'est théoriquement et pratiquement impossible???
On ne peut pas le dire comme ça, sans calcul et modélisation.
Si on augmente progressivement la vitesse du jet, l'eau la plus haute est à vitesse nulle, ce qui fait que le jet est "protégé" par le jet. Donc pas de vaporisation en haut du jet.
Par contre il faut voir comment un tube en mouvement (le liquide) réagit lorsqu'il est exposé à un autre fluide de type air au repos. Je pense qu'il va être "aspiré" et donc il faut voir à quel moment le jet sera fragmenté par la force de portance.
Pour connaitre le moment où le jet "se déchire", il faut connaitre la force de cohésion du liquide, qui dépend beaucoup du diamètre du jet.
Apres, une fois ce calcul grossier effectué, il faut modéliser.
C'est à dire que dans la réalité, l'air à la surface de la peau du jet va à un moment donné entrer en régime turbulent.
Ce qui pose un problème.
En complément, je pense qu'il vaudrait mieux commencer à étudier la question pour un astre sans atmosphère et sans rotation, pour un jet parfaitement vertical (pour autant que ce soit possible...).
Sinon, étant donné la taille du jet (100Km) il me semble que les forces liées à la circulation atmosphériques (le vent) et les forces liées à la rotation (la force de Coriolis) ne sont pas négligeables.
Bonjour,
C'est juste pour avoir un autre point de vu.
Cordialement.
Jaunin__
http://www.tdg.ch/geneve/actu-genevo...story/17691034
Bonjour,
si, on peut le dire : oui c'est théoriquement et pratiquement impossible (en master j'avais déjà étudié ce genre de chose pour des injecteurs voiture / avion). Prenez en compte ce que j'ai déjà dit (onde de surface qui part en déstabilisation à un jet), et vous aurez la réponse que j'ai déjà dite : Non.
Cordialement,
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
Je vais jouer mon coupeur de cheveu en quatre.
Je ne vois pas où vous nous avez parlé du phénomène lié à l'onde (qui ne s'étudie pas juste avec un calcul donc, mais par une modélisation, et qui effectivement rentre AUSSI en ligne de compte).
Et donc la réponse serait ?
De plus, en sciences, il ne suffit pas de dire : "Il y a un facteur limitant, mais je ne saurais pas vous dire lequel."
Pour répondre de manière scientifique donc, vous devez identifier le facteur limitant.
Donc NON, d'un point de vue scientifique on ne peut pas répondre à la question sans "calculs".
Et tout le monde se doute bien qu'on ne pourra pas envoyer un jet à 100km d'altitude sur Terre, certes, et c'est du bon sens.
Mais ce n'est pas scientifique de dire cela, à mon avis.
Si, je vous ai parlé de la longueur de déstabilisation du jet (si vous voulez tout savoir il y a une onde qui se forme dès la sortie de la buse, dont la longueur est dépendante des paramètres que je vous ai expliqué, et on montre qu'à partir d'une certaine distance, le coefficient d'amortissement devient négatif : déstabilisation : atomisation). Et analytiquement ça se retrouve. Dans mes souvenirs la longueur de déstabilisation est la longueur de Lorentz (je vais vous rechercher ça, si vraiment vous voulez couper les cheveux en quatre... déjà je peux vous dire que dans les proceedings du VKI 2008, ça y est).
Je vous ai déjà dit lequel. La déstabilisation du jet se fait à partir d'une longueur dépendant de la viscosité de l'air, de la tension de surface du fluide [dans l'air] et de la vitesse en sortie de buse.
Dernière modification par obi76 ; 08/11/2016 à 13h52.
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
Là, ça devient déjà plus compréhensible, merci pour ces précisions.
Ce que j'en comprend c'est qu'il y a un rapport avec le libre parcours moyen des molécules apparemment.
Le jet se déstabilise du fait de la dispersion des molécules, (qui peuvent par exemple aller à rebours) alors que la formule de la vitesse du jet n'est pas linéaire, mais sinusoidale (?), déstabilisant l'onde.
Il ne reste donc plus qu'à fournir la bonne valeur, ce qui permet par ailleurs d'imaginer les différentes techniques pour augmenter la hauteur du jet.
Aucun rapport, non.
Si on est en stationnaire, la déformation annulaire (qu'elle soit sinusoidale ou pas, à la rigueur peu importe, puisque ce genre de problème se résoud dans l'espace spectral) entraine nécessairement une vitesse axiale qui oscille aussi. Que ce soit négligeable ou pas dépend de la taille de sortie de la buse.
Il faut retrouver de la doc / une publi / le cours / les proceedings qui explicitent cela, c'est dedans. Mais comme je l'ai dit, la déstabilisation se fait au bout de quelques longueurs d'onde, donc quoiqu'on fasse, ça déstabilisera assez vite.
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
D'accord.
Donc augmenter le diamètre du jet ne serait-il pas une solution pour obtenir une hauteur plus importante ?
(On ne parle pas de moyens techniques ou financiers à ce niveau)
Si, mais dans ce cas on augmente le Reynolds, et donc le phénomène prépondérant pour son atomisation sera la turbulence (cela dit, je dirai qu'effectivement ça peut aller plus haut, les fluctuations de vitesses dues à l'onde de surface en sortie étant nettement moindre). Si on parle d'amplification d'onde, dans ce cas je dirai (à confirmer) que la longueur de déstabilisation dépendrAIT du log du diamètre de la buse.
Dernière modification par obi76 ; 08/11/2016 à 14h39.
\o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/
En s'en tenant pour commencer à la question du diamètre de la buse, on peut donc grossièrement évaluer le diamètre de la buse pour obtenir une hauteur donnée, puisque nous avons des exemples.
Je n'ai pas les chiffres sous la main, mais très grossièrement disons qu'avec une buse de 10 cm on atteint une hauteur de 100m.
Pour les 350m atteints il faudrait voir quel est le diamètre de la buse.
Ce qui me donne une idée.
Ne pourrait-on pas lister les jets déjà en fonction pour essayer de tracer une courbe "diamètre buse/hauteur atteinte" afin de vérifier la "loi" avec éventuellement la possibilité d'extrapoler la courbe ? (Ce qui ne nous fournira pas les valeurs réelles "sur le terrain", certes, mais c'est un bon début à mon avis)
Bonjour LeMulet,
Pour Genève :
Son secret de beauté
Pour propulser dans le ciel un panache volumineux, le Jet d’eau a un secret : une tuyère spéciale projette un tube d’eau de 16 cm de diamètre.
Une buse remplit l’eau de millions de bulles d’air et donne la couleur blanche à l’eau propulsée dans le ciel.
Cordialement.
Jaunin__
