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Bilan de quantité de mouvement dans une déviation

Posté par
Guillaume28
24-11-20 à 14:50

Bonjour,

Je cherche à faire un bilan de quantité de mouvement sur l'eau qui circule dans la déviation avec pour objectif de trouver la force exercé par l'eau sur la déviation. (Je mets le schéma en annexe). L'eau s'écoule de A vers B et C.

Pouvez vous me donner des pistes pour démarrer car je ne vois pas comment procéder.

Les données sont les suivantes :

Va=0,92 m/s
Vb=0,91m/s
Vc=0,92 m/s

Da=0,15 m
Db=0,044m
Dc=0,15m

Pa=1 207 014 Pa
Pb=1 207 112 Pa
Pc= 1 207 014 Pa

Qa=58,5 m3/h
Qb=5 m3/h
Qc=53,5 m3/h

Bilan de quantité de mouvement dans une déviation


malou edit> **forum mis en édéquation avec le profil désormais renseigné**

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 16:11

Bonjour,

Pour donner des pistes et ne pas vous embrouiller, il faudrait savoir comment vous traiter ce genre de problème : comme un système ouvert ou en vous ramenant à un système fermé.

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 16:42

Bonjour,
Je considère comme un système ouvert (les conduite B et C  amènent l'eau à l'air libre)

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 16:45

Dans ce cas commencez par calculer les flux de quantité de mouvement entrants en A et sortants en B et C.

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 16:54

Cela correspond  à la vitesse par la la section ?

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 16:59

C'est un flux de quantité de mouvement.
On va prendre une exemple : si vous cherchez un flux de masse, donc un débit massique, comment le calculez-vous ?

Posté par
mmalou Webmaster
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 17:01

Bonjour à vous deux
Guillaume28, il me semble qu'on t'avait demandé de renseigner ton profil, ce que tu n'as pas fait

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q12 - Dois-je forcément indiquer mon niveau lorsque je poste un nouveau topic ?



Lorsque tu l'auras fait, fais un signalement (signaler un problème en bas de page), qu'on te redonne l'accès au site.

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 17:19

En divisant la masse par l'intervalle de temps qu'elle met à traverser

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 17:25

Oui d'accord, mais en terme de flux à partir des données (débit volumique) ?

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 17:31

Pour le débit volumique c'est en divisant le volume par l'intervalle du temps qu'il met à traverser.
Donc débit massique = masse volumique x débit volumique

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 17:35

OK, donc pour le débit de quantité de mouvement c'est la même chose :

(quantité de mouvement / unité de volume) x débit volumique.  

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 17:54

Donc je peux dire dmA/dt = dmB/dt + DmC/dt    (avec dm/dt : débit massique)

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:07

[tex]\frac{dm_{b}*Vb+dm_{c}*Vc-dm_{a}*Va}{dt}
[/tex]

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:16

Cela commence à ressembler : ne pas oublier le côté vectoriel, et faire apparaitre les données. D'autre part attention aux signes : on entre en A.

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:29

\frac{dm_{b}*\vec{Vb}+dm_{c}*\vec{Vc}-dm_{a}*\vec{Va}}{dt}

Voilà pour le début, concernant les signes c'est bien : ce qui sort = - ce qui rentre ? non ?

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:35

\frac{dm_{b}*\vec{Vb}+dm_{c}*\vec{Vc}-dm_{a}*\vec{Va}}{dt} = \vec{F_{deviation-sur- fluide}}+Pa*Sa*\vec{Ua}-Pb*Sb*\vec{Ub}-Pc*Sc*\vec{Uc}

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:39

Ce qui donne
\vec{F_{fluide-sur- deviation}}=\frac{-dm_{b}*\vec{Vb}-dm_{c}*\vec{Vc}+dm_{a}*\vec{Va}}{dt} +Pa*Sa*\vec{Ua}-Pb*Sb*\vec{Ub}-Pc*Sc*\vec{Uc}

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:57

suivant X : P_{A}*S_{A}+\rho *Q_{A}*V_{A}-P_{C}*S_{C}+\rho *Q_{C}*V_{C}-cos(30)*P_{B}*S_{B}+cos(30)*\rho *Q_{B}*V_{B}

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:59

Suivant Y : -sin(30)*P_{B}*S_{B}+sin(30)*\rho *Q_{B}*V_{B}

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 18:59

Voilà ce que je trouve, j'espère que c'est bon, notamment au niveau des signes ou je ne suis pas vraiment sur

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:05

Pour les signes, vu la manière dont vous l'écrivez (opposé du flux de P=somme des forces), ce sont bien les bons signes.

Pour les pressions, si les u sont des vecteurs unitaires dans le sens de l'écoulement du fluide, OK.

Et donc expression en fonction des données ?

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:10

Il doit y avoir une erreur de signe dans mon expression en fonction de X car quand je remplace par les données de l'énoncé je trouve un résultat négatif (donc une force négative).
Qu'entendez vous par expression en fonction des données ?

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:11

suivant  X : les termes de quantité de mouvement pour C et B devraient avoir un signe - d'après votre équation vectorielle.

suivant Y : idem.

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:13

Citation :
Qu'entendez vous par expression en fonction des données ?

Ce que vous avez écrit à 18:39 : post croisés.

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:24

Ok merci, par contre ce qui est bizarre c'est que obtient quelque chose avec du Pa-Pb-Pc or d'après l'énonce Pa~=Pb~=Pc  donc ca donne forcement un résultat négatif, ce qui en soit est pas logique vu que, l'eau va de A vers B et D

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:26

Remarque : les données ne sont pas cohérentes  A et B même section même vitesse mais pas le même débit.

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:35

Je mes suis trompé en recopiant l'énoncé, Vc = 0,84 m/s
Mais le résultat reste négatif à cause des pressions, peut être une histoire de pression relative ?

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:38

Les termes de pression en A et C se compensent, il ne reste que le terme B.

Posté par
Guillaume28
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:45

Oui mais avec le - devant ca fait qu'il est négatif

Posté par
gts2
re : Bilan de quantité de mouvement dans une déviation 24-11-20 à 19:45

Les pressions indiquées sont, en effet,  je suppose, des pression effectives/relatives.



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