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Ecoulement permanent d'un fluide dans un tuyau d'arrosage

Posté par
Flowpepo
16-07-17 à 18:49

Bonjour, je rencontre un problème concernant un exercice de mécanique des fluides qui est le suivant :

Un jardinier tient dans sa main un tuyau d'arrosage souple de section S, qui se termine par un embout de section s. On considère que s<<S.
De l'eau s'écoule dans le tuyau avec un débit massique Qm. Le tuyau est coudé selon un arc de cercle entre le point A, début du coude, et le point B, extrémité de l'embout.
La pression dans le tuyau est P. Au niveau de l'embout, l'eau est éjectée dans l'atmosphère où la pression est Po.
L'écoulement est supposé permanent et le tuyau est horizontal.

Les questions sont les suivantes :

1) Déterminer le débit massique Qm.
2)Déterminer la force exercée par le jardinier pour maintenir le tuyau d'arrosage au niveau du jet en fonction de s et des pressions P et Po.

Données :
s = 0.2cm²
P=1.5 bars
Po=1 bar

Mon problème concerne la détermination de Qm. Je l'ai exprimé en fonction de la masse volumique de l'eau, de la section s et de la vitesse v de l'écoulement à l'aide d'une analyse dimensionnelle : Q_m=\rho . S . V dans la zone horizontale et Q_m=\rho . s . V' dans la zone verticale après le coude.

Mais il n'y a aucune information sur la vitesse...
J'ai donc pensé a la relation de Bernoulli valable pour une ligne de courant ( à l'intérieur du tuyau) mais je n'arrive pas à exprimer les vitesses.

Pourriez-vous m'aider ?

Posté par
vanoise
re : Ecoulement permanent d'un fluide dans un tuyau d'arrosage 17-07-17 à 10:51

Bonjour
La valeur de S : aire de la section droite du tuyau est-elle fournie ? Si oui, l'application du théorème de Bernouilli entre une section droite du tuyau et la section droite de sortie d'aire s puis la relation traduisant la conservation du débit massique, constituent un système de deux équations à deux inconnues (les deux vitesses). Ayant les vitesses, tu obtiens le débit et peut terminer la résolution de l'exercice...

Posté par
Flowpepo
re : Ecoulement permanent d'un fluide dans un tuyau d'arrosage 17-07-17 à 11:11

Bonjour,
La valeur de S n'est pas donnée... on nous donne seulement celle de s ...
Après on nous informe que s<<S donc on peut peut être faire apparaitre un rapport entre ces grandeurs et faire une approximation ? Sinon je ne vois pas comment faire..

Posté par
vanoise
re : Ecoulement permanent d'un fluide dans un tuyau d'arrosage 17-07-17 à 11:52

OK
Une fois tes deux équations posées comme précédemment indiqué, la condition s<<S va te permettre de négliger \frac{1}{2}\cdot \rho \cdot V^2 (énergie cinétique volumique dans le tuyau) devant \frac{1}{2}\cdot \rho \cdot V_0^2  (énergie cinétique volumique à la sortie) dans l'expression du théorème de Bernouilli. Ayant ainsi obtenu Vo, la connaissance de "s" te permettra d'obtenir le débit.

Posté par
Flowpepo
re : Ecoulement permanent d'un fluide dans un tuyau d'arrosage 17-07-17 à 12:19

A partir de maintenant je vois comment traiter cette question, merci beaucoup de votre aide !



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