Bonjour,
Je voudrais savoir ce qui se passe si un fluide sous pression non-visqueux est contraint de passer dans une vanne qui se ferme. De l'hélium par exemple.
Est-ce qu'on peux affirmer qu'en fermant plus ou moins un robinet ou le fluide s'écoule, on peux ralentir plus ou moins le passage du fluide, sans que ça soit du à sa viscosité, comme avec de l'air par exemple ?
Alors à quoi est du le ralentissement ?
Merci
Bonjour,
étant donné que le débit se conserve, cela veut dire qu'il accélère lors d'une diminution de la section. Et pour ça, il faut de l'énergie, ce qui induit une perte de charge des deux cotés de la vanne.Envoyé par Casper75
On peut certainement comparer cet effet d'accélération à la dissipation due à la viscosité. C'est "juste" que dans ce cas particulier de la super-fluidité, les variations de l'énergie cinétiques ne sont plus négligeables face aux pertes visqueuses (puisqu'elles sont nulles).
Dernière modification par obi76 ; 08/07/2017 à 22h06.
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Théoriquement qu'il aille plus vite ne lui demande pas plus d'énergie si la section est moins large. L'équation reste inchangé puisqu'il y a moins de fluide qui se déplace, plus rapidement.
Dernière modification par Casper75 ; 08/07/2017 à 22h16.
Ce que je veux dire, c'est que là où ce sont majoritairement les dissipations visqueuses qui réduisent le débit dans le cas d'un rétrécissement de pression, c'est l'accélération du fluide qui va limiter ce débit dans le cas d'un fluide non visqueux.
Dernière modification par obi76 ; 08/07/2017 à 22h33.
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Sauf que c'est faux une accéleration ne demande pas d'énergie supplémentaire, c'était ça ma réponse lol.
C'est comme convertir un courant de 6 volt en 12 volt en divisant par deux l'amperage, tu aura toujours la même puissance en watt U *I .
Dernière modification par Casper75 ; 08/07/2017 à 22h46.
Hé bien si. L'énergie cinétique n’apparaît pas comme ça, elle vient bien de quelque part.
Si vous voulez faire une analogie, autant aller jusqu'au bout. Si vous rétrécissez le diamètre d'un fil, vous augmentez sa résistance, à courant égal, la dissipation augmente (puisqu'elle est en RI²).
Dernière modification par obi76 ; 08/07/2017 à 23h02.
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Ok chef je vois, en effet.... Et j'avais oublié que l'énergie pour déplacer une masse n'était pas proportionnel à sa vitesse mais valait le carré de sa vitesse. Bien que ça soit terriblement anti-intuitif.
Mais alors; puisqu'en sorti du robinet, il y a un ralentissement, l'eau va donc à la même vitesse qu'en arrivant... mais avec une plus grande force ?
Dernière modification par Casper75 ; 08/07/2017 à 23h09.
Une pression plus faible.
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OUi si on retrecit sans augmenter la force de la pompe, la pression est plus faible en sortie, ok.
Mais ou s'en est allé l'energie ? On la dépense moins vite c'est tout ?
Dernière modification par Casper75 ; 08/07/2017 à 23h45.
Pour un fluide visqueux, majoritairement en dissipation visqueuse (donc au final en chaleur), pour un fluide non visqueux, en énergie cinétique.
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Ok. Et dans le cas de l'eau qui à une viscosité, mais pas très élevé, et qui est casi-incompressible, j'imagine qu'il y a peu de dissipation en chaleur dans un robinet ou un karscher ?
La totalité de la dissipation visqueuse se transforme en chaleur, si. Mais vu la capacité calorifique élevée de l'eau, l'élévation de température est faible.
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La totalité de l'énergie perdu dans la dissipation visqueuse est converti en chaleur, mais la dissipation visqueuse elle même ne represente que quelque pour-cent de la dépense d'énergie qui est converti en vitesse dans la réduction du conduit, je veux dire ?
D'ailleurs je ne sais pas quel liquide est le plus fluide. Parce-qu'un gaz est plus fluide, mais il est compressible donc il chauffe forcement.
L'eau et les gaz sont des fluides visqueux (avec quasiment la meme viscosité dynamique d'ailleurs), mais le Cp de l'air est beaucoup plus faible que celui de l'eau. Là il faut comprendre le comportement d'un gaz et d'un luiquide dans un rétrécissement de section. Regardez du coté des équations d'état (gaz parfait pour l'air, et stiffened gas pour l'eau).
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Mais admettons que la vanne est comme un venturi au col plus ou moin serré, dans un tuyau mis en boucle sur lui même, ou lui fluide non visqueux est mis en circulation .par une pompe.
Est-ce que ça resiste toujours ?
La resistance du a l'acceleration du fluide dans la reduction n'est elle pas récuperé en sortie du venturi la ou le fluide ralenti ?
un vrai casse tete pour moi
Dernière modification par Casper75 ; 11/07/2017 à 07h32.
Si vous n'anez pas une différence de pression imposée (que ce soit par une pompe, gravitaire ou peu importe), l'écoulement finirapars'arreter dans lecas d'unfluide visqueux.
Dans le cas d'un liquide non visqueux, s'il n'ya pas de pertes, ça ne s'arretera pas (ou du moins très lentement). Pour un gaz si à force d'augmentation / diminution de pression, ça entrainera une compression du fluide, et donc un travail qui s'échapperaen chaleur, comme dans une pompe à vélo.
Ceci dans un cas idéal évidement, n'importe quel fluideétant de toutes façons légèrement compressible, des dissipations apparaîtront.
Dernière modification par obi76 ; 11/07/2017 à 08h36.
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Après reflexion, dans le cas de compression / décompression répétées, je ne sais pas s'il y a dissipation ou pas...
De toutes façons mes compétences sur les super fluides s'arretent là. Déjà il est difficile de parler de température pour de tels fluides, l'équilibre thermodynamique local n'étant pas meme pas atteinte (i.e. la notion de température, pression et vitesse nécessitent des concepts plus prochesde la physique statistique que de la méca flu).
Bref, domaine d'une extreme complexité, si vous n'avez pas les bases en méca flu, je pense que s'attaquer à ce genre de problème est un peu trop ambitieux...
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J'ai réeussit à atteindre vos limites
Je sais que c'est trop complexe si je dois rentrer dans des calculs, ce qui m'interesse c'est de visualiser les grande lignes, la ou disparait l'energie. Et je pense que c'est ça... le fluide tournerait à l'infini sans pertes dans un cas de compression/ decompression Seulement si c'est non-visqueux
Et je ne crois pas que les superfluides soit incompressible de toute manière.... probablement que ça chaufferait dans la phase de compression en perdant son caractère non-visqueux.
Dernière modification par Casper75 ; 11/07/2017 à 09h14.
Déjà rien que ça, c'est pas simple. Qui dit pas de viscosité dit pas de collision inter-particulaires, donc pas d'équilibre local, donc pas de température ou de vitesse de convection telles que vous l'entendez.
Elle ne disparait pas.
Ca, vous n'en savez rien...
Aucun fluide n'est incompressible, superfluide ou pas. Après ne serai-ce que le terme "chauffer" est compliqué à définir dans ce cas. Mais là il faut rentrer dans la définition plus fine de la température, pression, etc dans le cas d'un fluide hors équilibre thermodynamique. Dans le cas des superfluides, je ne sais pas comment c'est définit exactement.
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Et après réflexion, l'interaction avec la paroi ne peut pas être négligée, même s'il n'y a pas de viscosité ni de couche limite...
Bref, domaine très intéressant, mais (vraiment) complexe. Je suis en train de me demander si vous ne sous-estimez pas quelque peu cette complexité...
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Je sous estime pas j'essaye justement d'estimer un phénomène
Capture d’écran 2017-07-11 à 18.10.55.png
Voila admettons que j'ai une source d'eau qui s'écoule dans deux tuyaux relié en Fs, dont les débit sont gérés par une double vanne.
Quelque soit sa position, la somme des ouvertures du canal gauche et du canal droite donnent toujours le diamètre équivalent à l'un des deux ouvert entièrement.
Donc je veux savoir comment se comporte le flux de force Fs en sortie en fonction de la position de la vanne ?
Quand une vanne se ferme d'un côté il en résulte deux phénomène distinct : l'accéleration du fluide ET une dissipation d'énergie sous forme calorifique du à la viscosité.
L'énergie de l'acceleration elle, est récupéré sous forme d’énergie cinétique en sortie de la réduction, elle n'est pas perdu.
Tandis que la dissipation sous forme de chaleur est soustraite de Fs.
Plus une vanne est fermé d'un côté, plus le fluide qui force pour s'écouler dissipe d'energie à cause de sa viscosité, au carré de l'inverse de l'ouverture.
Mais plus la vanne est fermé, plus l'écoulement est faible, donc la perte d’énergie qui vaux le cisaillement * le débit, s'approche de 0 dans les positions de fermeture extrêmes (gauche et droite ), qui équivalent à la position du milieu.
Capture d’écran 2017-07-11 à 18.49.21.png
Je me trompe ?
Maintenant mon but est de ne pas avoir cette perte d'énergie qui creuse la courbe.
On peut affirmer que plus le liquide est fluide, plus la courbe est plate ?
La résistance à l'écoulement infligé par la vanne serait seulement du à l’accélération du fluide, on pourrait modifier le rapport entre F2 et F2' sans modifier Fs ?
Dernière modification par Casper75 ; 11/07/2017 à 19h26.
Ca dépend, à pression entre en haut et en bas égale (pompe ? gravité ?)
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Je pensais à gravité sur l'exemple. Mais c'est peut être plus intéressant de réfléchir en pression.
Dernière modification par Casper75 ; 11/07/2017 à 21h50.
Le lien entre les deux font partie de la base de la méca fllotte. Vouloir attaquer des fluides non visqueux en sortant ce genre de chose montre bien que vous n'avez très clairement pas les bases nécessaires à leur appréhension...
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EN sortant quoi ?? Vous deduisez tout seul que je ne fais pas le lien entre les deux pour me décourager sur une question hors sujet.
On s'en fiche que ça soit a gravité ou pression, vous voyez bien que c'était a gravité sur le dessin et ça ne change absolument rien au fond de la question
Je veux juste savoir si la force récupéré par le moteur hydraulique sur le shéma 3 est la même que sur le shéma 2 :
Ben si, si le fluide est entrainé par la gravité, le débit dépendra de la section du col (et donc il manque un paramètre à votre raisonnement).
Et je ne tente pas de vous décourager, mais quand on touche à des trucs compliqués, à un moment il faut mettre les mains dans le cambouis. Et comme vous ne voulez pas d'équations, je ne peux rien faire de plus.
Dernière modification par obi76 ; 12/07/2017 à 08h42.
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Ok alors c'est la pression atmosphérique qui est la source de pression dans un écoulement libresi je coupe l'arrivé d'air ça coule plus.
Et en fait la simple réponse à ce que je demandais depuis le début, c'est que le robinet diminue la surface du trou d'écoulement, et comme surface* pression = force dispersé, alors le robinet ralenti l'écoulement en conservant le potentiel énergétique de l'eau qui reste en hauteur, ou sous pression. Il ne la ralenti à`pas à la manière d'un frein qui dissipe l’énergie, puisque l'eau ressort avec de la vitesse. Une dynamo aurait diminué la quantité qui s'écoule, mais avec une vitesse amoindrit en sortie, puisque vidé de son énergie cinétique.
L'échauffement du à la viscosité est un effet secondaire, mais pas nécessaire au fonctionnement d'un robinet.
Si, puisque les frottements du au rétrécissement de la section (qui dissipent de l'énergie), sont la cause d'une perte de pression en aval. Ce n'est pas un "effet secondaire", c'est une conséquence.
Bref, avant de parler de superfluides...
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pff quel arrogance. Je m'en taponne des superfluide je parle d'un fluide parfait parce-que c'est PLUS SIMPLE, c'est le cas d'école.
Le théorème de bernoulli s'applique pour un fluide :
-incompressible (la masse volumique reste constante),
-irrotationnel (le rotationnel de la vitesse du fluide est nul, ce qui implique un écoulement non tourbillonnaire et un champ de vitesse dérivant d'un potentiel),
d'un fluide parfait (les effets visqueux sont négligeables, tout comme les pertes de charge).
Dans un deuxième temps "on peux parler" des pertes de charges linéaires et singulières.
Un fluide parfait peut être ralenti en pinçant le bout du tuyau d'arrosage, puisqu'on force le fluide à accelerer, la même quantité de liquide à faire une plus grande quantité de mouvement. La perte de charge n'est pas nécessaire.
Par contre en pinçant au milieu du tuyau ça ne le ferait pas ralentir, ça ferait un venturi qui ne créé aucune résistance puisqu'après la réduction ou il est forcé d'accélérer, son inertie est récupéré dans la zone d'élargissement.
La réduction du conduit provoque toujours des pertes d'énergie cinétique, que ce soit pour les fluides visqueux, non-visqueux, superfluides.
Notez que dans le second cas, la pression ne s'exerce plus de manière égale dans toutes les directions car nous ne sommes plus dans le cas d'un équilibre statique.
Je pense que la quantité de mouvement a dû vous induire en erreur.
P.S l'accélération du fluide n'est pas un effet magique de la taille du conduit mais un résultat de l'augmentation locale de la pression. Quand le conduit se re-élargit, la pression ne se conserve pas.
