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Mécanique des fluides

La mécanique des fluides des fluides est l'étude du comportement des fluides. Elle intervients dès que l'on veut mettre en mouvement/ déplacer un liquide ou un gaz.

Caractéristique des fluides


En mécanique des fluides, deux caractéristiques sont importantes pour caractériser les écoulements : la masse volumique et la viscosité.

Masse volumique


picnomètredensité par pressions

Viscosité, rhéologie


Le fluide s'oppose à sa mise en mouvement par le biais des frottements qui s'exercent sur les parois du tube qui le contient, cette force de frottement s'exprime au travers de la viscosité caractéristique du produit.
La viscosité d'un milieu peut toutefois varier en fonction des contraintes qui lui sont appliquées (au repos ou mélangé par exemple) ; on a alors un fluide non-Newtonien. La rhéologie permet de caractériser ces comportements. Pour étudier la viscosité des fluides Newtoniens, on peut utiliser un viscosimètre à chute de bille par exemple. Pour les fluides plus complexe, l'usage d'un rhéomètre s'impose.
viscosimètre à chute de billerheometrei

Caractérisation des régimes d'écoulement


Selon le débit (la vitesse du fluide) dans la canalisation et la nature du fluide, l'écoulement peut présenter des caractéristiques très différentes. Lorsque les lames de fluides se déplacent parallèlement sans se mélanger, on parle de régime laminaire. Inversement lorsque l'écoulement est composé de tourbillons, le régime est dit turbulent.

régimes

Débitmétrie


De nombreuses technologies permettent la mesure du débit. Certaines de ces technologies mettent en oeuvre des organes déprimogènes (provoquant des chutes de pression). C'est le cas des mesure de débit utilisant un rétrécissement de la canalisation (Venturi, diaphragme). D'autres technologie sont aussi rencontrées : tube de Pitot, débitmètre à flotteur, ...
débitmétriePitotTPdebitmètre

D'autres technologies font appel à des notions plus complexes, ainsi les débitmètres électromagnétiques exploitent les propriétés de conductivité électrique des corps liquides.


Pompes


L'appareil le plus utilisé pour déplacer des liquides est la pompe.
Les pompes présentent une caractéristique liée à leur technologie et aux conditions d'utilisation. Cette caractéristique relie la pression fournie par la pompe au débit qu'elle délivre.
Lorsqu'une pompe ne suffit pas pour assurer le débit ou la pression souhaités dans un réseau donné, on peut envisager de monter deux pompes en série ou en parallèle. Le couplage des pompes dans chacun des cas donne des caractéristiques différentes.

centrifuge 2
couplage
montages pompes
centrifuge 1

Robinetterie



Les coudes, les obstacles produisent des pertes de charge. Toutefois, l'appareil qui permet de générer délibérément des pertes de charge, c'est bien le robinet. Le robinet modifie la perte de charge globale du réseau et donc influence le débit.
Plusieurs technologies de robinet sont rencontrées en fonction de l'usage souhaité (réglage ou isolement) et de la nature des produits véhiculés.


Pour caractériser un robinet de réglage on regarde l'évolution du débit en fonction du pourcentage d'ouverture du robinet et le coefficient de débit (Cv).

Très fréquemment, les robinets sont assujetis à un servomécanisme qui permet leur manoeuvre à distance ou de façon automatique. Les servomoteurs peuvent être électrique ou pneumatique.


 

Vide


Le vide est le domaine de pression en-dessous de la pression atmosphérique.
Il est parfois nécessaire d'abaisser la pression, "de faire le vide", dans les installations. Industriellement les appareils les plus utilisés pour cela sont la pompe à anneau liquide et les éjecteurs de vapeur (principe Venturi).
Pompe à anneau liquideéjecteur de vapeuréjecteur de vapeur



 

 

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Dernière mise à jour : 15 juin 2017