Calcul écoulement d'eau

[BOB92]

Bonjour

Dans le cadre de l'étude d'un système hydraulique ancien , je souhaite tout d'abord, estimer, puis tenter d'avoir une loi du débit d'eau s'écoulant d'un bassin .
Ce bassin est alimenté par une source , et s'écoule via un tuyau dans une zone non accessible, d'où impossibilité de faire des mesures qui permettraient de caractériser le débit .....
D'où mon souhait de tenter de l'approcher (même estimé) par le calcul .... la seule mesure que je peux effectuer étant la hauteur H de l'eau à l'entrée du conduit, et ce dans une zone :
- H=0 , la source est tarie .... pas d'eau qui s'écoule ..
- H = R/2 niveau jamais atteint été atteint ..
C'est donc la zone H =0 à H=R/2 (30 mm) qui m'intéresse .

Plutôt qu'un long discours, la fiche ci-aprés montre la situation, et donne les infos connues que j'ai cru nécessaire ....

En vous remerciant par avance, et restant à votre disposition pour toute information complémentaire ...

Cordialement



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[BOB92]

Rebonjour
un petit lapsus d'écriture ( confusion R et D !!! )
- le tuyau a un diamètre D=60 mm
- c'est donc la hauteur d'eau H = 0 à D/2 , soit 0 à 30 mm qui m'intéresse
Avec mes excuses

Cordialement

[Sanglo]

Bonjour,

Le lien ci dessous te donne toutes les indications pour calculer le débit.
http://www.inforef.be/projets/eureau...r/partie1.html

Tu connais déjà la section, il te reste simplement à mesurer la vitesse d'écoulement et ça tu peux le faire dans le bassin de rétention le mieux étant de mesurer la vitesse d'écoulement dans l'axe du tyuau d'évacuation.
Ca te donnera une bonne appréciation du débit.

Si tu peux mesurer la vitesse avec différentes hauteurs d'eau au niveau du tuyau tu peux reporter les résultats sur un diagramme.

Cordialement

[BOB92]

Bonjour

Merci de ce lien fort intéressant.

Malheureusement, je ne peux pas l'appliquer, car je n'ai aune possibilité de mesurer la vitesse de l'eau ...
- je n'ai pas accès au conduit ... ce qui aurait été le plus simple et le plus juste ,
- une mesure dans le bac de rétention, est toute à fait diffuse à la surface de l'eau, et toute mesure pratique est impossible de par la taille de cet ensemble . .. ( tuyau de 60 mm de diamètre avec une faible hauteur d'eau interne, et un bac de faibles dimensions qui est en fait assimilable à un regard de 50x50 cm ...)

S'agissant d'ouvrages anciens ( époque 1700 ), mes recherches m'avaient conduit à une très bonne connaissance de l"hydraulique par les fontainiers, preuve en est le traité de physique de PECLET qui expose beaucoup connaissances sur l'écoulement de veines liquides, l'équilibre niveaux, l'adhérence de la veine à l'ajutage, l'écoulement par de longs tuyaux, les orifices latéraux, ..... mais il s'agit d'un traité de physique ..... avec aucun paramètre chiffrée
et j'aurais bien aimé trouver des ouvrages à l'usage des fontainiers ....ils devaient bien avoir des formules simples , des abaques ....

N'étant pas hydraulicien, je pensais, peut-être naïvement qu'on pouvait, sur la base de coefficient d'adhérence, de la sucion crée par le tuyau en pente, pouvoir estimer par le calcul cette relation débit = f (hauteur) ...

Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sanglo]

Re,

Si tu prends un flotteur de pêche avec un peu de lest -pour ne pas qu'il se fasse avaler par le tuyau ))- la mesure du temps qu'il met entre le bord opposé du regard et le tuyau et la distance parcourue dans ce temps t tu peux déterminer la vitesse de l'eau.
Tu peux faire plusieurs mesures à partir de différents endroits du regard et ainsi déterminer un temps moyen
Avec la hauteur d'eau dans le tuyau tu peux calculer la section de passage et de là tu peux en déduire un débit.

Ca te donnera une bonne idée du débit et si tu répètes l'opération avec différentes hauteurs d'eau tu pourrais le mettre sur un diagramme.
Voilà ce que je ferais.
A part un peu de temps ça ne coûte rien et ça donne déjà une bonne idée du débit.


Cordialement.

[BOB92]

Bonjour

Merci de ces précisions, mais cette histoire de vitesse moyenne dans un regard carré , avec l'eau se dirigeant vers un conduit , me semble assez illusoire ..... car c'est la vitesse de l'eau dans le conduit qui serait intéressante, et là, je n'ai aucune solution pour la mesurer ....

Si n'y a pas de solution pour une approche par le calcul, en liaison avec les frottements dans le tuyau, ert la pente de celui-ci, ..
je penses m'orienter vers une solution expérimentale sur une maquette que je réaliserais :

- Un tuyau de même type, même longueur, même pente, positionné sur un bac de dimensions semblables,
mais comme ici, j'aurais accès à la sortie du tuyau, je peux en mesurer le débit ( volume / temps).
J’alimente le bac avec un robinet d'eau que je fermes plus ou moins ..
Et je peux effectivement tracer la courbe Débit = fonction hauteur d'eau (flèche du segment circulaire).

Merci encore

Mais d'autres idées sont les bienvenues ....

Cordialement

[Sanglo]

c'est la vitesse de l'eau dans le conduit qui serait intéressante

Certainement pas.
Plus le tuyau est incliné, plus l'eau prend de la vitesse et la hauteur d'eau dans la tuyau est moins importante car Q= SV et si V augmente, S diminue puisque Q est constant.
A noter que les variations S V sont importantes sur une certaine longueur avant de se stabiliser.
La meilleure mesure de la vitesse que tu puisses avoir est celle à l'entrée du tuyau car là tu peux calculer la section mouillée avec précision.

Une maquette identique oui (dans ton cas) mais si tu devais déterminer le débit de fuite d'un étang, tu ferais comment ?

Si tu veux connaître le débit avec précision, tu peux toujours te tourner vers la solution d'un débimètre canal ouvert mais il faut prévoir un budget qui n'est pas négligeable.

A++

[BOB92]

Bonjour

Oui, je suis bien conscient que la longueur et la pente du tuyau de départ sont important ...
C'est pour celà que je cherchais une approche plus "mathématique" basée justement sur l'équilibrage de la hauteur d'eau ....
Mais j'ai l'impression qu'il y a trop de paramètres non maitrisables (non quantifiables ).

Dans mon cas, il s'agit d'un système très ancien, qui de plus assume deux départs de constitution différente,
et ce système n'est pas accessible, car souterrain ....

Comme j'ai pu coter l'ensemble du dispositif, y compris la constitution des sorties qui débouchent dans des pierrées, donc sans charge, je vais m'orienter vers la réalisation d'une maquette, copie du dispositif existant.
J'aurais alors tout loisir de le caractériser ......

Merci encore d'avoir attiré mon attention sur les possibilités de mesure, et les points sensibles

Ceci étant, je suis à la recherche d'ouvrages, de mémos, de tables, ..... utilisés par les fontainiers des années 1600/1700/1800 .... Peut être un problème de "mot-clef", mais je ne trouve rien ni sur le WEB, ni à la BNF....

Cordialement

[Sanglo]

Bonjour,

Avant de te lancer dans la réalisation d'une maquette, tu peux peut-être essayer une chose très simple.
Dans ton regard, il y a forcement une arrivée d'eau et le déversoir constitué par le tuyau de 60.
Prenons le cas où tu as le tuyau qui a une section mouillée de 30mm.
Dans ces conditions, on peut dire que le débit d'arrivée et le débit de sortie sont les mêmes sinon il y aurait variation du niveau.
Tu mesures la distance entre le niveau de l'eau et le dessus du regard et tu peux calculer le volume libre.
Tu bouches le tuyau et tu mesures le temps qu'il faut pour que le niveau atteigne le dessus du regard.
Le volume et le temps te donnent le débit d'arrivée qui est également le débit de sortie lorsque la section mouillée est de 30mm.
Si tu répètes l'opération avec différentes hauteurs de section mouillées tu peux réaliser ce diagramme qui te donnera le débit en fonction de la hauteur d'eau dans le tuyau.

Pour la recherche de tes documents, les mots-clés c'est une chose mais il faut parfois aussi se rappeler que TOUT n'est pas sur internet

A++

[BOB92]

Bonjour

Oui, ce serait une bonne méthode, si l'eau d'arrivée ne remplissait que le regard ... mais malheuresemen,t, il n'y a pas de chute, et ce regard se prolonge par toute une surface variable , comme s'il y avait une mare d'eau derrière .....

Et donc, si je bouches le départ, l'eau va monter de plus en plus lentement, car elle va monter également dans la galerie d'arrivée .... et donc, je ne peux pas calculer le volume d'eau ....

Mais je penses à une autre idée ...

Je vais colmater provisoirement l'arrivée d'eau ..... elle montera dans la galerie, mais ce n'est pas mon souci (si c'est temporel seulement).
Mon regard va se vider jusqu'au niveau de départ du tuyau ...
Je vais alimenter alors mon regard avec un tuyau d’arrosage dont je vais faire marier le débit
- Je mesure le débit pour un réglage donné ( bac, chronomètre ),
- Je mets le tuyau dans le regard, et à l'équilibre établi, je mesure le niveau dans le tuyau de départ.
Avec plusieurs débits différends, je peux tracer la courbe recherchée débit = Hdépart.

Je penses que c'est bon, là ... et celà m'évite une maquette ...... seulement à déployer un très long tuyau d'arrosage ...

Cordialement

[Sanglo]

Re Bob,

Hé ben dis-donc !!! ... t'en as encore beaucoup à me servir comme objections ?
Tu va finir par "tarir" mes idées .

Pas besoin de faire varier le débit de ton tuyau d'arrosage.
Tu bouches le tuyau de 60 (après avoir bouché le tuyau d'arrivée) et tu mesures le volume qu'il faut ajouter pour obtenir différentes hauteurs de la section mouillée.
Chaque volume mesuré correspondant à une hauteur de section mouillée te donne le débit car on revient à la même méthode que je t'ai décrite dans mon précédent message (égalité du débit d'arrivée et du débit de fuite).
Pas besoin de tuyau d'arrosage non plus car si ton regard ne fait que 50x50 un bidon de 20 litres suffit amplement puisque 5 x5x 0.3 (hauteur mouillé maxi = 7.5 litres).

A défaut de voir le bout du tunnel, on commence à voir le bout de la conduite .

A++

[ansset]

moi, je mesurerais la hauteur d'eau en sortie du tuyau, ce qui donnera une indication sur les diff de vitesse en entrée et sortie ( le débit étant le même )
ensuite le théorème de bermoulli pourrait permettre d'approximer le calcul.
pb, les forces de frottements ( vue la configuration doivent être importantes ) et la diff de hauteur très faible 1% sur 50 cm : env 8 cm !

[Sanglo]

Bonsoir Ansset,

D'après ce que je comprends, Bob n'a pas accès à la sortie du tuyau.
Si c'était le cas, il lui suffirait de récolter l'eau pendant un temps donné pour avoir le débit.

A++

[Zozo_MP]

Bonjour

Ce n'est pas une question pour les célibataires apparemment

Je vais alimenter alors mon regard avec un tuyau d’arrosage dont je vais faire marier le débit

a qui l'est beau le débit de lait à qui l'est beau le débit de l'eau
Débit de lait pas laid

Trop tard et suis déjà loin

[ansset]

Tu as raison Sanglo.
le mieux semble être une maquette , qui n'est pas très compliquée à réaliser à priori.
mais il me semble que vu le faible débit supposé , la nature du tube de sortie ( grès mais dont on ne connais pas la rugosité ici) peut avoir une influence importante sur les frottements.
donc une simulation avec une sortie dans un tube en plastique ne serait peut être pas vraiment significative.
mais donnerait néanmoins une idée probablement.

[ansset]

sinon en utilisant la formule de Torricelli qui donne une vitesse de sortie d'eau à profondeur h ( v²=2gh )
et avec deux types d'approximation d'intégration sur le demi cercle de sortie ,entre 0 et R=0,3 ( cas du débit max )
j'arrive à un résultat de l'ordre de 0,15 m^3/s ( mais tenir compte des frottements dans le tuyau )
ça me semble très grand mais la surface de sortie max n'est pas si petite.
il faut que je revérifie mes calculs.

[Sanglo]

Bonjour,

@Zozo_MP
Sous-entendu ... Tu veux qu'on calcule ta vitesse de fuite ?

@ansset

nature du tube de sortie ( grès mais dont on ne connais pas la rugosité ici)

D'après ce que je sais et pour l'avoir constaté il y a moins d'un mois lors de travaux, ce type de tuyau conserve ses qualités dans le temps.
En attache la photo de l'intérieur d'un tuyau posé début des années 50 et je dirai que la rugosité n'a rien a envier à celle des tyuaux en pvc.

0.15m³/s c'est énorme surtout qu'il s'agit d'un écoulement libre et dès lors avec une section mouillée de 14 cm² on aurait une vitesse de 107.14 m/s !!!.
Torricelli n'est pas applicable ici, on n'est pas dans les mêmes conditions d'une part et d'autre part la formule de Torricelli ne tient pas compte de la section de fuite.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_Torricelli

Cordialement.

[ansset]

j'ai pris R=0,3 soit 30 cm et pas 30mm !!!!! à refaire ( il faut que je retrouve ma feuille )
pour la section de fuite , j'ai fait une intégrale.

[ansset]

bon, j'ai corrigé et en plus j'avais oublié un R avec ma calculette.
j'arrive à environ 0,3 L /sec pour le debit maxi.
j'ai pris Torricelli pour voir !

ps : pas gentil de me mettre le lien quand même.

[Sanglo]

Re,

Pour le lien, il ne faut voir aucune intention malveillante de ma part.
Je suis allé revoir ce lien et comme on parlait de Torricelli, machinalement je l'ai inclus dans le message.

0.3l/s, on revient dans des chiffres normaux.
Je suppose que les 0.3l/s c'est pour utilisation de la section complète du tuyau.

Plus de lien cette fois

A++

[ansset]

normal j'étais parti sur une section de 10 fois le rayon, et avec une erreur ( oublie d'une multiplication à la calculette )
qu'appelles tu section complète.?
j'ai suivi le premier post : à mi-hauteur , considéré comme valeur max.
j'ai fait un test avec une bouteille d'eau trouée et un bout de tube en carton plastifié.
ça a l'air d'être dans les ordres de grandeur.
mais l'expérience est très rustique. ( du bricolage en 10 mn )
en plus le reservoir étant la bouteille, il y a des phénomènes de turbulence puisque je la rempli en même temps qu'elle se vide.
je règle le débit pour avoir l'entrée d'eau à mi-hauteur, et ensuite robinet ouvert, je rempli une bouteille normale et estime ( sans chrono ) le temps de remplir un litre , et en gros entre 3 et 4 s. mais avec qcq fuite à la jointure du tube
cordialement.

[Sanglo]

Je pensais que tu avais calculé avec le tuyau complètement rempli mais tu as répondu à ma question.

Pour éviter les turbulences au remplissage de la bouteille, peut-être faire le remplissage par le bas de la bouteille suivant le principe des vases communiquants..
Je ne sais pas si ça changerais grand-chose dans les résultats.

Vu l'heure, on va plutôt préparer les réservoirs à siphonner ce soir

Bon réveillon

A++