TP Hydraulique 2010

Compte Rendu des Travaux Pratiques d’Hydraulique

Manipulation 1 :Ressaut hydraulique

1 Filière d’ingénieur GPE

2009/2010

Compte Rendu des Travaux Pratiques d’Hydraulique

Le ressaut hydraulique est un écoulement à surface libre, brusquement varié. Il survient lorsque l’écoulement varié passe du régime torrentiel à l’amont (y1yc) du ressaut hydraulique. Définition et description du ressaut Le ressaut hydraulique stationnaire est une brusque surélévation d'un courant permanent. Celle-ci passe d'une profondeur h1 < hc (supercritique ou axe d'amont) à une profondeur h2 > hc (subcritique ou axe d'aval). Si le ressaut présente un exhaussement de la ligne d'eau suffisamment important, un ou plusieurs rouleaux se produisent avec déferlement et turbulence, si bien qu'une perte de charge non-négligeable se produit au droit du ressaut.

Soient A1 et A2 les sections à l'amont et à l'aval où les filets fluides sont supposés pratiquement parallèles, on distinguera : •

les profondeurs conjuguées : y1 et y2

•

la hauteur du ressaut : h= y2- y1

•

la longueur du ressaut L : paramètre purement expérimental qui, en général, est évalué par : L=6 y2

•

la perte de charge J : abaissement de la ligne de charge. 2 Filière d’ingénieur GPE

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Types de ressauts Le ressaut sépare un axe supercritique ou d'amont (nombre de Froude F > 1) d'un axe subcritique ou d'aval (F < 1). F2= Q2 Lg A3

Suivant que le nombre de Froude soit plus ou moins proche de 1, le ressaut changera de configuration : •

F = 1 : régime critique sans ressaut

•

1 < F < 1,7 : ressaut ondulé : surface présente des ondulations, les hauteurs conjuguées sont trop proches de la hauteur critique qui est instable.

•

1,7 < F < 2,5 : ressaut faible : petits rouleaux, mais la surface de l'axe reste lisse à l'aval.

•

2,5 < F < 4,5 : ressaut oscillant : jet oscillant tantôt vers le fond, tantôt vers la surface du canal. A chaque oscillation naît une onde partant vers l'aval qui peut provoquer des dégâts considérables.

•

4,5 < F < 9 : ressaut stable : ressaut bien équilibré qui dissipe 45 à 70 % de son énergie spécifique dans les meilleurs conditions.

•

F > 9 : ressaut raide : le jet rapide est perturbé par la retombée des rouleaux, et induit des ondes importantes vers l'aval.

Etude théorique : Le ressaut hydraulique est un écoulement à surface libre caractérisé par la transition brusque varié du régime torrentiel (y Ec2

Ce cas est similaire à celui de l'écoulement entre piles de pont en faible pente. On suppose le régime uniforme aux limites.

A l'aval, l'axe MU se produit dès la fin du rétrécissement. L'évolution dans le rétrécissement est commandée par la variation de la charge spécifique. A l'amont se produit un axe M1.

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L'écoulement est toujours au dessus de la hauteur critique : écoulement noyé. Si on connaît les hauteurs h1 dans la section

et h2 dans la section rétrécie, on peut écrire

l'équation de Bernoulli entre ces deux sections en négligeant les pertes de charge (faibles dans un convergent) et en supposant le fond horizontal : h1+ V122g=h2+ V222g

Si L2