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Problème de mécanique des fluides

Posté par
bokeo
26-12-11 à 19:42

Bonsoir tout le monde,

Alors voilà cela fait 3 jours que je galère sur cet exercice :

Il s'agit d'étudier un écoulement bidimensionnel entre deux parois planes distantes d'une fonction H(x) sur une longueur L. On connait l'arrête d'entrée He et l'arrête de sortie Hs. La distribution des vitesses est donnée par : U(x,y)=A(x)cos(*y/H(x)). On connait A(x) en 0 : U0 et en L 0.9*U0. La question est de déterminer l'augmentation de pression sur la longueur L, sachant que cette variation de pression est linéaire : p = pe + A((y-1)/2He) avec A à déterminer. (pe : pression d'entrée)

Le frottement est négligé.

J'ai essayé de passer par le bilan de masse, la conservation des débits et bilan de quantité de mouvement pour faire apparaitre la pression et essayer de trouver une forme linéaire pour faire une identification mais j'avoue que je me suis un peu perdu et je sèche...

Si quelqu'un pourrait me donner un petit coup de pouce, cela serait génial.

Merci d'avance, et un joyeux noel en retard à tous !

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 20:40

oui ça pourrait être une bonne idée de rentrer ça dans l'équation de quantité de mouvement par exemple, puisque tu as les expressions de la vitesse et de la pression. L'écoulement est incompressible j'imagine ?

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 20:55

oui il est incompressible et stationnaire

pour appliquer l'équation de quantité de mouvement on a besoin des normales aux surfaces c'est là où j'ai un problème j'ai déduit que les normales aux parois avait comme coordonnées N1 (- sin a / cos a ) pour la supérieur et N2 (-sin a / -cos a) est-ce que vous êtes d'accord avec ça ?

Merci de votre aide

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:01

j'ai oublié avec a angle de variation qui serait égal à une dérivée de H

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:06

on peut prendre x parallèle à une paroi non ?

donc il faut juste la normale à la paroi supérieure : (-H'(x); 1)

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:19

Avec le schéma c'est vrai que ce sera plus simple

Problème de mécanique des fluides

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:22

on te l'impose ? sinon on pourrait prendre l'axe x confondu avec la paroi du bas. Et on ne dit pas que H(x) est une fonction linéaire. D'ailleurs à quoi vont te servir les normales aux parois ?

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:28

schéma imposé. Bah je comptais appliquer la formule suivante : (.n)dS = Fe

avec Fe = forces extérieurs : poids du fluide gdv, pression du fluide -P*ndS , et Fs forces exercées par les parois sur le fluide

Je vois que ça pour trouver la pression.

J'ai aussi raisonner avec la conservation des débits : U1He = U2Hs mais je sais pas continuer.

Qu'en dis-tu ?

Merci

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:30

oui tu peux calculer H1 et H2

par contre, pourquoi tu n'utilises pas l'équation d'Euler pour la quantité de mouvement ?

(.grad) = - grad p

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:35

Ah oui en effet c'est plus simple vu de cette façon,

par contre par exemple pour le calcul de U1, on fait U(0,y)=U0cos(*y/He) après je vois pas quoi faire. on calcul le débit ?

Merci

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:36

oui il faut calculer le flux de U à travers He et Hs

essaie de calculer les projections sur x et y de l'équation d'Euler

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:43

euh quand tu dis flux c'est bien appliqué : U*n*dS ?

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:44

oui c'est à dire U(0,y).dy

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:45

et la meme en prenant U(L,y) évidemment

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:52

alors pour U(0,y).dy je trouve : -2*He/pi * U0 (normale orienté vers l'ext)

et U(L,y) = 1.8*HS /pi * U0

et apres je ne vois pas comment appliquer les équations ...

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 21:58

la conservation du débit donne au final : He = 0.9 Hs

tu n'arriveras pas à appliquer Euler ?

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:00

Non là je vois pas ...

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:06

la vitesse est uniquement dirigée selon x ?

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:09

Bah selon l'énoncé on a bien U(x,y) mais je pense que oui c'est suivant x en tout cas c'est prépondérant selon moi

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:10

encore une question : A est constant dans : p = pe + A((y-1)/2He) ? ou c'est A(x) ?

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:11

A est une constante à déterminer

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:16

bon je te passe les calculs, tu es censé pouvoir les faire mais on tombe sur :

U.dU/dx + V.dU/dy = 0
U.dV/dx + V.dV/dy = - dp/dy

les dérivées sont des dérivées partielles évidemment et V est la composante selon y de la vitesse (si on la prend nulle tu vois que ça ferait des choses bizarres donc essayons comme ça)
la première équation devrait permettre de trouver V(x,y) puisqu'il y a juste à remplacer U
ainsi on connaitra le membre de gauche de la deuxième équation et on pourra trouver dp/dy donc A
à toi de jouer

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:28

c'est sans doute à cause de l'heure tardive mais dU/dx ça me donne un gros truc barbare du style A'cos(pi*y/H) + A* (pi*sin(pi*y/H)y(dH/dx)/H(x)²

je pense que je dois me gourrer

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:33

hum si ça a l'air d'être ça mais c'est pas beau effectivement ^^ tu es sur que les parois s'écarte linéairement entre l'entrée et la sortie ? ça permettrait de calculer facilement H(x)

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:37

non j'ai vraiment aucunes infos là dessus.

Merci encore pour ta patience et ton aide en tout cas

on a 1/2 de H(x) de chaque côté je sais pas si ça peut servir.

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:39

oui mais si on considères que H(x) est une fonction affine, alors on aurait H(x)=(Hs-He)x/L + He  ça serait plus simple ^^

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:45

on peut peut être calculer dH/dx à la main en 0 0.9Hs en L Hs. Bonne idée non ?

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 22:56

bon bah je trouve pas un truc constant ....

Posté par
efpe
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 23:07

bon désolé je vais me coucher, j'essaierai de refaire les calculs demain soir pour voir si on peut trouver qque chose d'intéressant

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 26-12-11 à 23:08

Merci bien, je vais travailler dessus aussi de mon côté

Bonne nuit à toi en tout cas

Posté par
bokeo
re : Problème de mécanique des fluides 27-12-11 à 12:59

Alors j'ai re-réfléchi et ça donne vraiment des résultats trop énorme je pense : pourquoi pas essayer avec Bernoulli entre He et Hs sur la ligne de courant y = 0 on néglige l'altitude et on obtient :

Ps - Pe = 1/2 * * (Ue²-Us²)

Ue = U0²

Us = 0.9²*U0²

d'ou Ps-Pe = 1/2 **U0²*0.19

après calculs et identification je trouve A = -*He*0.19*U0²

Ça m'embête dans la mesure où on est pas sensé trouver une constante positive ?



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