Modèlisation réseau fluide (Aéraulique hydraulique)

Fluid network modelisation (aeraulic,hydraulic)

La pression dans un point du réseau est la somme des énergies de pressions dynamiques et statiques. Ces transformations de l 'énergie sont réversible ou irréversible:

la perte de charge est une perte de pression irréversible car la perte de charge est transformée en chaleur ou bruits que l'on ne sait pas re-transformer en pression.

perte de charge:

la pression générée par variation altitude ou la hauteur de charge (pression charge hydrostatique) est réversible: si le conduit monte de 1metre et redescend de 1 mètre le bilan est nul:

charge hydrostatique:

la pression générée par la variation de vitesse (pression dynamique) est réversible: Si pour un débit donné un cône convergent accéléré le fluide, la pression chute (voir Bernoulli) mais si un autre cône divergent placé en aval ralentit le fluide à sa vitesse d'origine, le bilan de pression dynamique est nul:

pression dynamique:

Modèlisation réseau fluide (Aéraulique hydraulique)

La modelisation d'un réseau de fluide (aéraulique, hydraulique ou autre) permet de prévoir l'évolution des pressions, des vitesses et des débits de fonctionnement d'un réseau en fonction de ses parametres d' implantation:

Types de générateurs de débit (ventilateurs, pompes, ecoulement gravitaire, chateau d'eau..)
Dénivelé
Diametres de conduites (ainsi que leurs longueurs et rugosité)
Eléments traversés (reunions separations, reductions, coudes, vannes...)
Ramifications ou boucles

Le debit de fonctionnement du réseau dépend des parametres d'implantation. Au niveau de l'etude de projet, c'est ce débit de fonctionnement de reseau qui est recherché, afin de verifier qu'il est comforme au cahier des charges du projet.

Les calculs de debits découlent de la formule de Bernoulli qui donne la relation d'équilibre de l'energie entre 2 points d'un courant de fluide.

Le debit de fonctionnement est donné par l'équilibrage entre :

somme des energies de pression entrant dans le reseau
somme des energies de pression sortant du reseau + pression consommée par le réseau.

Les énergies de pression à l'entrée du réseau sont:

Pression statique. La pression statique est fournie par la pompe , le reservoir sous pression ou le chateau d'eau
la charge statique: hauteur de dénivelé entre le point d'entré et le point de sortie.
Pression dynamique: energie cinétique du fluide en entrée

Les énergies de pression à la sortie du réseau sont:

la charge statique: hauteur de dénivelé entre le point d'entré et le point de sortie.
Pression dynamique: energie cinétique du fluide en sortie

Les energies de pression consommées par le réseau sont les pertes de charges.

Pour les reseaux aerauliques la charge statique due au dénivelé est négligeable.
Pour les systemes fermés l'energie de pression dynamique et la charge statique de sortie sont réintroduites en entrée, elle sont donc ignorées dans le calcul de l'énergie necessaire au fonctionnement du systeme.
Dans un réseau fermé le point de fonctionnement est uniquement dépendant des pertes de charges et de la courbe de pression de la pompe: La pompe doit fournir une pression égale a la somme des pertes de charges.
Dans un réseau ouvert le point de fonctionnement dépend des pertes de charges, du dénivelé entre les points d'entrée et de sortie et de l'énergie cinétique (pression dynamique) apportée au fluide.

voir Point de fonctionnement pompe et Point de fonctionnement turbines