Cours d’Hydraulique de Boris Nekrassov PDF

1. Introduction ร  lโ€™hydraulique

Lโ€™hydraulique est la science qui รฉtudie le mouvement des fluides, gรฉnรฉralement lโ€™eau, et ses applications dans lโ€™ingรฉnierie (barrages, canalisations, pompes, turbines, etc.).
Elle se divise souvent en deux branches :

  • Hydraulique statique : รฉtude des fluides au repos.
  • Hydraulique dynamique : รฉtude des fluides en mouvement.

2. Propriรฉtรฉs des fluides

Pour comprendre lโ€™hydraulique, il faut connaรฎtre les principales propriรฉtรฉs des fluides :

  • Masse volumique (ฯ) : kg/mยณ, densitรฉ du fluide.
  • Viscositรฉ (ฮผ) : rรฉsistance interne ร  lโ€™รฉcoulement.
  • Pression (P) : force par unitรฉ de surface, en Pascal (Pa).
  • Tension superficielle : importante pour les petits canaux ou gouttes.

3. Hydrostatique

Loi de Pascal

La pression exercรฉe en un point dโ€™un fluide incompressible au repos se transmet intรฉgralement dans toutes les directions.

Formule :P=ฯghP = \rho g hP=ฯgh

oรน :

  • ฯฯฯ = densitรฉ du fluide
  • ggg = accรฉlรฉration de la pesanteur
  • hhh = hauteur de la colonne de fluide

Loi dโ€™Archimรจde

Tout corps plongรฉ dans un fluide reรงoit une force de poussรฉe รฉgale au poids du fluide dรฉplacรฉ.

Fa=ฯgVF_a = \rho g VFaโ€‹=ฯgV

oรน VVV est le volume immergรฉ.


4. Hydraulique dynamique

ร‰quation de continuitรฉ

Pour un fluide incompressible, le dรฉbit volumique est constant le long dโ€™une conduite.

Q=Aโ‹…vQ = A \cdot vQ=Aโ‹…v

  • QQQ = dรฉbit volumique (mยณ/s)
  • AAA = section de la conduite (mยฒ)
  • vvv = vitesse du fluide (m/s)

ร‰quation de Bernoulli

Principe de conservation de lโ€™รฉnergie pour un fluide en mouvement :

P+12ฯv2+ฯgh=constanteP + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho g h = \text{constante}P+21โ€‹ฯv2+ฯgh=constante

Applications : calcul de vitesse, pression dans les canalisations, etc.


5. Dรฉbits et pertes

Dรฉbit

  • Dรฉbit volumique (Q) : mยณ/s
  • Dรฉbit massique (แน) : kg/s, mห™=ฯQแน = ฯ Qmห™=ฯQ

Pertes de charge

Les pertes dโ€™รฉnergie dans une canalisation peuvent รชtre :

  • Friction : due ร  la viscositรฉ (formule de Darcy-Weisbach)

hf=fLDv22gh_f = f \frac{L}{D} \frac{v^2}{2g}hfโ€‹=fDLโ€‹2gv2โ€‹

  • Locales : coudes, vannes, entrรฉes et sorties

6. Pompes et turbines

  • Pompes : augmentent lโ€™รฉnergie du fluide pour le dรฉplacer.
  • Turbines : convertissent lโ€™รฉnergie du fluide en รฉnergie mรฉcanique.

Rendement

ฮท=eหŠnergie utileeหŠnergie fournie\eta = \frac{\text{รฉnergie utile}}{\text{รฉnergie fournie}}ฮท=eหŠnergie fournieeหŠnergie utileโ€‹


7. Applications de lโ€™hydraulique

  • Conception de rรฉseaux de canalisations et stations de pompage
  • Barrages et rรฉservoirs
  • Gรฉnie rural et irrigation
  • Hydraulique fluviale et cรดtiรจre

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *