Laboratoire d'hydraulique : le déversoir triangulaire

Résumé du document

Rappelons ici quelques notions de base :
Le débit liquide Q d'un cours d'eau est le volume d'eau qui s'écoule en une seconde dans une section transversale, il est le produit de la section mouillée S (produit de la profondeur moyenne Hm par la largeur superficielle L) par la vitesse moyenne d'écoulement U (moyenne des vitesses des particules d'eau dans toute la section mouillée).
Q = L ×Hm ×U. Son unité est le m3/s ou le l/s, pour les débits les plus faibles.

L'expérience consiste à déterminer expérimentalement le débit de l'eau dans un déversoir triangulaire à mince paroi. De comparer les résultats obtenus avec l'expérience et ceux calculés avec la formule théorique et notamment de constater les écarts entre ces deux approches.

L'installation est constituée d'un canal de 6,963m de longueur et de 30cm de largeur. Il est alimenté par une pompe aspirante refoulante.
Avant la mise du système en marche cette pompe est amorcée en ouvrant le robinet laissant couler de l'eau pour éviter que celle-ci aspire de l'air. Une fois le système déclenché le robinet pourra être fermé. Avant d'arriver au canal l'eau passe par un régulateur électronique qui permet de régler le débit à l'aide d'une vanne située à la sortie du système.
Une aiguille millimétrique permet la lecture de la hauteur d'eau avant le passage de celle-ci dans le déversoir (le limnimètre).

Extraits

[...] A chaque valeur du débit fixée à l'aide du régulateur électronique, la hauteur d'eau correspondante a été lue de deux façons : directement sur le déversoir et grâce à l'aiguille millimétrique Présentation des mesures expérimentales 2 Paramètres pour les 2 séries de mesures Les mesures effectuées au début de l'expérience sont résumées dans le tableau ci-dessous : 3 Mesures effectuées pour une pente de Les 2 séries de mesures de hauteur pour la pente du canal de sont résumées dans le tableau ci-dessous . La hauteur h1 a été calculée à partir de la longueur mesurée sur le déversoir. h1 = L * cos La hauteur h2 correspond à la mesure sur l'aiguille millimétrique Mesures effectuées pour une pente de Les 2 séries de mesures de hauteur pour la pente du canal de sont résumées dans le tableau ci-dessous . [...]

[...] Q = L Son unité est le m3/s ou le pour les débits les plus faibles. But de l'expérience L'expérience consiste à déterminer expérimentalement le débit de l'eau dans un déversoir triangulaire à mince paroi. De comparer les résultats obtenus avec l'expérience et ceux calculés avec la formule théorique et notamment de constater les écarts entre ces deux approches. Description de l'installation L'installation est constituée d'un canal de 6,963m de longueur et de 30cm de largeur. Il est alimenté par une pompe aspirante refoulante. [...]

[...] En effet, pour un débit de 0.31 le niveau dans le canal variait au cours des mesures ; cela s'explique par le fait que, la vanne étant presque fermée, une légère variation de l'ouverture de celle-ci influence fortement la valeur du débit, donc la hauteur d'eau dans le canal. L'erreur étant toujours de même signe, c'est une erreur systématique. Au cours de l'expérience nous avons constaté que malgré la présence des joints, de l'eau s'écoulait sur les côtés du déversoir. Nous pouvons donc dire que l'erreur provient de ces fuites en grande partie. Conclusion Pour un bon déroulement de l'expérience, l'étanchéité des bords du déversoir dans le canal est nécessaire. Ceci permettrait d'éviter les fuites d'eau dans les côtés et de permettre son écoulement dans l'échancrure uniquement. [...]

[...] Une aiguille millimétrique permet la lecture de la hauteur d'eau avant le passage de celle-ci dans le déversoir (le limnimètre). Le déversoir triangulaire en mince paroi est un dispositif très précis pour les mesures de débits. Il est formé d'une échancrure en V symétrique (type où l'écartement des sommets de l'échancrure est égal à deux fois la hauteur verticale correspondante (tg a = située dans une mince paroi verticale. La bissectrice de l'angle de l'échancrure est verticale et équidistante des côtés du canal d'approche. [...]

[...] La hauteur h1 a été calculée à partir de la longueur mesurée sur le déversoir. h1 = L * cos La hauteur h2 correspond à la mesure sur l'aiguille millimétrique Domaine de validité et valeurs utilisées Il est à noter que le domaine de validité de l'équation du débit de Kindsvater et Carter (voir chapitre utilisée dans cette expérience n'est pas entièrement respecté : Analyse des mesures expérimentales 2 Méthode de calcul Pour mesurer la valeur du débit dans le canal nous avons utilisé la relation de Kindsvater et Carter : Q = μ.8/15.tg(α/2).√(2g).he5/2 Nous avons calculé les valeurs de débit pour les hauteurs mesurées sur le déversoir et pour les hauteurs mesurées à l'aide de l'aiguille millimétrique. [...]