BTS CIRA - TP de physique première année

Mécanique des fluides

Mesures et manipulations réalisées en laboratoire de physique

Les étudiants de la classe de TS1 CIRA sont les principaux auteurs des travaux qui suivent grâce aux mesures qu'ils ont réalisé ; Certaines pages sont également issues des compte-rendus d'expérience.

 

1. Mesure de débit : Venturi + diaphragme

La connaissance du débit d'un écoulement se révèle d'une importance capitale dans l'industrie et un des moyens utilisés pour le déterminer passe par les organes déprimogènes, tel le Venturi ci-contre. Une application du théorème de Bernoulli à connaître.(manipulation).
La nouvelle maquette permet la mesure du débit par venturi, diaphragme. Le calcul des pertes de charge (coude...) est pris en compte.

venturi

2. Viscosité du glycérol

La viscosité des fluides se révèle un facteur essentiel dans le calcul des pertes de charge. Il s'agit ici d'utiliser 2 méthodes de détermination de la viscosité :
. viscosimètre à chute de bille : manipulation
. viscosimètre rotatif de type Brookfield		 viscosimètre à chute de bille Brookfield
   

3. Propriétés physiques de l’eau (viscosité et tension superficielle)

Pour mettre en évidence l'influence de la température sur la viscosité de l'eau, nous utilisons un viscosimètre à capillaire et par application de la loi de Poiseuille, nous calculons cette grandeur. La tension superficielle d'un liquide (en contact avec l'air) est une grandeur physique caractéristique du liquide mesurée ici par la méthode de l'arrachement d'un anneau à la surface du liquide.

 Viscosimètre Übbelhode

4. Aérodynamisme et écoulement d’air

Après mesure de la vitesse d'écoulement de l'air dans la veine d'air d'une soufflerie grâce à un tube de Prandtl relié à un manomètre à tube incliné, on détermine le coefficient de traînée de différents profils introduits dans la veine d'air (par mesure de la force de traînée) en régime turbulent.
 Mesure du coefficient de traînée

5. Oscillateur hydraulique

Une cuve de section S est alimentée en eau par une source de débit constant (et réglable). Elle est munie d'un siphon de section s < S. L'expérience menée consiste à étudier un cycle composé de 2 phases :
1) La phase de remplissage de la cuve et d'amorçage du siphon.

2) La phase de vidange : la cuve, tout en restant alimentée en eau, se vide par le siphon et conduit au désamorçage du siphon.

Puis, le vase se remplit à nouveau et le cycle recommence. Des acquisitions informatiques permettent le suivi du niveau d'eau dans la cuve. La phase de vidange seule est étudiée, puis la phase de remplissage seul est étudié et enfin le cycle complet est étudié.

6. Mesure des pertes de charge

Les fluides circulant dans les différentes lignes d'une installation perdent de l'énergie (pertes de charge) par exemple dans les portions droites des conduites mais aussi dans toute 'singularité' placée sur la conduite : rétrécissement, vanne, diaphragme, coude,échangeur thermique etc.
.Le dimensionnement des machines (pompes, ventilateurs...), lorsqu'elles sont présentes, tient compte de ces pertes de charge en apportant l'énergie nécessaire au déplacement des fluides.

7. Courbes caractéristiques d'une pompe centrifuge

L'installation étudiée permet de tracer les courbes caractéristiques d'une pompe centrifuge Hmt = f(Q), Pabs = g(Q) et r = h(Q) pour une vitesse de rotation donnée.
L'influence de la vitesse de rotation peut être mise en évidence.

8. Mesure d'un débit d'eau à travers un orifice

L' appareil étudié permet une analyse complète d'un écoulement à travers un orifice par la détermination des coefficients de contraction, de vitesse et de débit.
Un orifice à bord mince de diamètre 13 mm est placé au fond d'un réservoir cylindrique en verre sans créer d'irrégularité. L'alimentation en eau du réservoir s'effectue au travers d'un diffuseur.
Un tube de trop-plein maintient un niveau constant.
Une prise de pression placée dans le fond du réservoir mesure le niveau de liquide dans le plan de l'orifice. Un tube de Pitot placé sur un système de déplacement mesure la charge totale en tout point du jet.
Un jeu de quatre orifices supplémentaires, interchangeables avec l'orifice de l'appareil, est proposé à l' étude.

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