Utilisateur:


L'écoulement de l'Eau

Storyboard

Dans un sol saturé, il peut y avoir des situations où des variations de pression se produisent. Ces variations génèrent à leur tour un écoulement qui, dans ce cas, devrait se produire à l'intérieur des pores du sol. Étant donné que ces pores ont une taille de l'ordre des microns ou des dizaines de microns, l'écoulement a tendance à être laminaire en raison des faibles nombres de Reynolds.

>Modèle

ID:(369, 0)



Mécanismes

Concept

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Code
Concept

Mécanismes

ID:(15202, 0)



Solution de densité de flux à partir d'un canal

Concept

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La solution obtenue pour la hauteur et les paramètres le flux à un point de référence ($j_{s0}$) et a hauteur de référence de la colonne d'eau ($h_0$) nous montre que a densité de flux ($j_s$) est égal à :

$ \displaystyle\frac{ j_s }{ j_{s0} } = \displaystyle\frac{1}{\sqrt{1 - \displaystyle\frac{ 2 x }{ x_0 }}} $



Nous pouvons représenter graphiquement a densité de flux ($j_s$) en fonction des facteurs additionnels $j_s/j_{s0}$ et $x/x_0$ comme suit :



a densité de flux ($j_s$) continue d'augmenter à mesure que nous nous approchons du canal, tandis que a hauteur de la colonne d'eau au sol ($h$) diminue. Cette augmentation est nécessaire pour maintenir la vitesse d'écoulement dans a densité de flux ($j_s$) ou, en alternative, pour l'augmenter.

ID:(7827, 0)



Flux laminaire à travers un tube

Concept

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Lorsqu'un tube rempli de liquide d'une viscosité de viscosité ($\eta$) est exposé à A pression en position initiale ($p_i$) en le positionner au début du tube ($L_i$) et a pression en position finale (e) ($p_e$) en le positionner au bout du tube ($L_e$), cela génère une différence de pression ($\Delta p$) le long de le longueur du tube ($\Delta L$), ce qui donne le profil de a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) :



Dans les écoulements avec de faibles valeurs de le le numéro de Reynold ($Re$), où la viscosité est plus significative que l'inertie du liquide, l'écoulement se développe de manière laminée, c'est-à-dire sans la présence de turbulences.

ID:(2218, 0)



Foils dans le courant

Concept

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Dans un écoulement laminaire, des couches adjacentes se déplacent et une force est générée par la viscosité entre elles. La couche la plus rapide entraîne sa voisine plus lente, tandis que la plus lente limite l'avancement de la plus rapide.

Par conséquent, la force a force visqueuse ($F_v$) générée par ($$) sur l'autre est une fonction de ($$), ($$) et ($$), comme indiqué dans l'équation suivante :

$ F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$



illustrée dans le schéma suivant :

ID:(7053, 0)



S'écouler dans un cylindre

Concept

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L'écoulement laminaire autour d'un cylindre peut être représenté comme plusieurs couches cylindriques glissant sous l'influence des couches adjacentes. Dans ce cas, a force visqueuse ($F_v$) avec le longueur du tube ($\Delta L$), a viscosité ($\eta$) et les variables a position radiale dans le cylindre ($r$) et a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) est exprimée comme suit :



La couche à la frontière à ($$) reste stationnaire en raison de l'effet de bord et, à travers a viscosité ($\eta$), ralentit la couche adjacente qui a une vitesse.

Le centre est la partie qui se déplace à A vitesse maximal ($v_{max}$), entraînant la couche environnante. À son tour, cette couche entraîne la suivante, et ainsi de suite jusqu'à ce qu'elle atteigne la couche en contact avec la paroi du cylindre, qui est immobile.



Ainsi, le système transfère de l'énergie du centre vers la paroi, générant un profil de vitesse représenté par :



avec :

ID:(7057, 0)



Débit selon l'équation de Hagen-Poiseuille

Concept

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Le profil de a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) en le rayon de position dans un tube ($r$) nous permet de calculer le volumique flux ($J_V$) dans un tube en intégrant sur toute la surface, ce qui nous conduit à la loi bien connue de Hagen-Poiseuille.



Le résultat est une équation qui dépend de rayon du cylindre ($R$) élevé à la quatrième puissance. Cependant, il est essentiel de noter que ce profil d'écoulement n'est valable que dans le cas d'un écoulement laminaire.

Ainsi, avec cela, on déduit de a viscosité ($\eta$) que le volumique flux ($J_V$) devant un longueur du tube ($\Delta L$) et ($$), l'expression :

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

ID:(2216, 0)



Section fluide

Concept

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Pendant un temps infinitésimal ($dt$), le fluide avec une vitesse moyenne du fluide ($v$) se déplace une distance infinitésimale ($ds$). Si a section ($S$) est la quantité de fluide qui passe à travers a section ($S$) en le temps infinitésimal ($dt$), elle est calculée comme suit :

$dV = S ds = Sv dt$



Cette équation indique que le volume de fluide qui s'écoule à travers a section ($S$) en un temps infinitésimal ($dt$) est égal au produit de la section transversale et de la distance parcourue par le fluide dans ce laps de temps. Cela permet de calculer la quantité de liquide qui s'écoule à travers le canal sur un intervalle de temps spécifique.

ID:(2212, 0)



Modèle

Concept

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Variables

Symbole
Texte
Variables
Unités
$S$
S
Coupe des pores
m^2
$j_s$
j_s
Densité de flux
m^3/s
$\Delta p$
Dp
Différence de pression
Pa
$\Delta v$
Dv
Différence de vitesse entre les surfaces
m/s
$R$
R
Dimension typique du système
m
$\Delta z$
Dz
Distance entre les surfaces
m
$Re$
Re
Le numéro de Reynold
-
$\Delta L$
DL
Longueur du tube
m
$r$
r
Position radiale dans le cylindre
m
$L_e$
L_e
Positionner au bout du tube
m
$L_i$
L_i
Positionner au début du tube
m
$p_e$
p_e
Pression en position finale (e)
Pa
$t$
t
Temps
s
$v$
v
Vitesse dans un rayon du cylindre
m/s
$v_{max}$
v_max
Vitesse maximal
m/s
$V$
V
Volume
m^3
$J_V$
J_V
Volumique flux
m^3/s

Paramètres

Symbole
Texte
Variables
Unités
$G_h$
G_h
Conductance hydraulique
m^4s/kg
$\rho_w$
rho_w
Densité du liquide
kg/m^3
$k$
k
Perméabilité hydrodynamique
m^2
$\pi$
pi
Pi
rad
$p_i$
p_i
Pression en position initiale
Pa
$R$
R
Rayon du cylindre
m
$R_h$
R_h
Résistance hydraulique
kg/m^4s
$\eta$
eta
Viscosité
Pa s


Paramètre sélectionné

Symbole
Variables
Valeur
Unités
Valor MKS
Unités MKS

Calculs

Symbole
Équation
Résolu
Traduit

Équation

#
Équation

$ \Delta L = L_e - L_i $

DL = L_e - L_i


$ \Delta p = p_e - p_i $

Dp = p_e - p_i


$ \Delta p = R_h J_V $

Dp = R_h * J_V


$ F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$

F_v =- S * eta * Dv / Dz


$ F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$

F_v =-2* pi * r * DL * eta *( dv / dr )


$ G_h =\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta | \Delta L | }$

G_h = pi * R ^4/(8* eta * abs( DL ))


$ j_s = \displaystyle\frac{ J_V }{ S }$

j_s = J_V / S


$ J_V =\displaystyle\frac{ dV }{ dt }$

J_V = @DIFF( V , t , 1 )


$ J_V = G_h \Delta p $

J_V = G_h * Dp


$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

J_V =- pi * R ^4* Dp /(8* eta * DL )


$ k = \displaystyle\frac{ R ^2}{8}$

k = R ^2/8


$ Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta }$

Re = rho * R * v / eta


$ R_h = \displaystyle\frac{1}{G_h }$

R_h = 1/ G_h


$ R_h =\displaystyle\frac{8 \eta | \Delta L | }{ \pi R ^4}$

R_h =8* eta * abs( DL )/( pi * R ^4)


$ S = \pi r ^2$

S = pi * r ^2


$ v = v_{max} \left(1-\displaystyle\frac{ r ^2}{ R ^2}\right)$

v = v_max *(1- ( r / R )^2)


$ v_{max} =-\displaystyle\frac{ R ^2}{4 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

v_max = - R ^2* Dp /(4* DL * eta )

ID:(15221, 0)



Le numéro de Reynold

Équation

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Le critère clé pour déterminer si un milieu est laminé ou turbulent est le numéro de Reynolds, qui compare l'énergie associée à l'inertie à celle associée à la viscosité. La première dépend de a densité du liquide ($\rho_w$), ($$) et a dimension typique du système ($R$), tandis que la seconde dépend de a viscosité ($\eta$), le définissant ainsi :

$ Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta }$

$\rho$
Densité du liquide
$kg/m^3$
$R$
Dimension typique du système
$m$
$Re$
Le numéro de Reynold
$-$
$\eta$
Viscosité
$Pa s$


L'inertie d'un milieu peut être comprise comme proportionnelle à la densité de l'énergie cinétique, donnée par :

$\displaystyle\frac{\rho_w}{2}v^2$



où A densité du liquide ($\rho_w$) et a vitesse moyenne du fluide ($v$) sont des variables.

Si nous considérons a force visqueuse ($F_v$) comme :

$F_v=S\eta\displaystyle\frac{v}{R}$



où A coupe ou surface ($S$), a viscosité ($\eta$), a vitesse moyenne du fluide ($v$) et a dimension typique du système ($R$) sont des propriétés du milieu.

Rappelons que l'énergie est égale à A force visqueuse ($F_v$) multipliée par le distance parcourue ($l$). La densité de l'énergie perdue par viscosité sera égale à la force multipliée par la distance divisée par le volume $S l$ :

$\displaystyle\frac{F_vl}{Sl}=S\eta\displaystyle\frac{v}{R}\displaystyle\frac{l}{Sl}=\eta\displaystyle\frac{v}{R}$



Par conséquent, la relation entre la densité de l'énergie cinétique et la densité de l'énergie visqueuse est égale à un nombre adimensionnel connu sous le nom de le le numéro de Reynold ($Re$). Si le le numéro de Reynold ($Re$) est plusieurs ordres de grandeur supérieur à un, l'inertie domine sur la force visqueuse et l'écoulement devient turbulent. En revanche, si le le numéro de Reynold ($Re$) est petit, la force visqueuse domine et l'écoulement devient laminaire.

$ Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta }$

L'article original dans lequel Osborne Reynolds introduit le nombre portant son nom est :

Enquête Expérimentale sur les Circonstances Qui Déterminent Si le Mouvement de l'Eau Doit Être Direct ou Sinueux, et sur la Loi de la Résistance dans les Canaux Parallèles ("An Experimental Investigation of the Circumstances Which Determine Whether the Motion of Water Shall Be Direct or Sinuous, and of the Law of Resistance in Parallel Channels"), rédigé par Osborne Reynolds et publié dans Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 174, pp. 935-982 (1883).

ID:(3177, 0)



Différence de pression

Équation

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Lorsque a pression en position initiale ($p_i$) et a pression en position finale (e) ($p_e$) sont connectés, une a différence de pression ($\Delta p$) est créée, qui est calculée à l'aide de la formule suivante :

$ \Delta p = p_e - p_i $

$\Delta p$
Différence de pression
$Pa$
$p_e$
Pression en position finale (e)
$Pa$
$p_i$
Pression en position initiale
$Pa$



a différence de pression ($\Delta p$) représente la différence de pression qui fera couler le liquide de la colonne la plus haute vers la colonne la plus basse.

ID:(14459, 0)



Variation de longueur

Équation

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Pour décrire l'écoulement, un système de coordonnées est défini dans lequel le liquide s'écoule de le positionner au début du tube ($L_i$) à Le positionner au bout du tube ($L_e$), ce qui signifie que la pression en a pression en position initiale ($p_i$) est supérieure à celle en a pression en position finale (e) ($p_e$). Ce mouvement dépend de le longueur du tube ($\Delta L$), qui est calculé comme suit :

$ \Delta L = L_e - L_i $

$\Delta L$
La longueur du corps
$m$
$L_e$
Positionner au bout du tube
$m$
$L_i$
Positionner au début du tube
$m$

ID:(3802, 0)



Force visqueuse

Équation

>Top, >Modèle


Lorsqu'un liquide de viscosité $\eta$ s'écoule entre deux surfaces $S$ à une distance $dz$ avec une différence de vitesse $dv_x$, il subit une force de viscosité $F_v$ donnée par la loi de Newton de la viscosité:

$ F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$

$\Delta v$
Différence de vitesse entre les surfaces
$m/s$
$\Delta z$
Distance entre les surfaces
$m$
$F_v$
Force visqueuse
$N$
$S$
Section
$m^2$
$\eta$
Viscosité
$Pa s$

ID:(3622, 0)



Force visqueuse, carter de cylindre

Équation

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Une force visqueuse ($F_v$) générée par un liquide avec viscosité ($\eta$) entre quelques surfaces parallèles ($S$) et une distance entre les surfaces ($\Delta z$), ainsi que une différence de vitesse entre les surfaces ($\Delta v$) et a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$), est calculée comme suit :

$ F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$



Dans le cas d'un cylindre, la surface est définie par longueur du tube ($\Delta L$), et par le périmètre de chacun des cylindres internes, qui est calculé en multipliant $2\pi$ par le rayon de position dans un tube ($r$). Avec cela, a force de résistance en cylindre ($F_v$) est calculée en utilisant a viscosité ($\eta$) et a variation de vitesse entre deux rayons ($dv$) pour la largeur du cylindre le variation de rayon dans un tube ($dr$), ce qui donne :

$ F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$

$F_v$
Force visqueuse
$N$
$\Delta L$
Longueur du tube
$m$
$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
$r$
Position radiale dans le cylindre
$m$
$R$
Rayon du cylindre
$m$
$\eta$
Viscosité
$Pa s$
$v$
Vitesse dans un rayon du cylindre
$m/s$

En français, l'énoncé donné serait le suivant :

"Comme la force visqueuse est

$ F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$



et la surface du cylindre est

$S=2\pi R L$



où $R$ est le rayon et $L$ est la longueur du canal, la force visqueuse peut être exprimée comme

$ F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$

où $\eta$ représente la viscosité et $dv/dr$ est le gradient de vitesse entre la paroi et l'écoulement.

ID:(3623, 0)



Profil de vitesse d'un écoulement à travers un cylindre

Équation

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En résolvant l'équation de flux avec la condition aux limites, nous obtenons a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) comme une fonction de le rayon de courbure ($r$), représentée par une parabole centrée sur a vitesse maximal ($v_{max}$) et égale à zéro en le rayon du cylindre ($R$) :

$ v = v_{max} \left(1-\displaystyle\frac{ r ^2}{ R ^2}\right)$

$r$
Position radiale dans le cylindre
$m$
$R$
Rayon du cylindre
$m$
$v$
Vitesse dans un rayon du cylindre
$m/s$
$v_{max}$
Vitesse maximal
$m/s$

Quand une a différence de pression ($\Delta p$) agit sur une section avec une aire de $\pi R^2$, avec le rayon du cylindre ($R$) comme le rayon de courbure ($r$), elle génère une force représentée par :

$\pi r^2 \Delta p$



Cette force pousse le liquide contre la résistance visqueuse, donnée par :



En égalant ces deux forces, nous obtenons :

$\pi r^2 \Delta p = \eta 2\pi r \Delta L \displaystyle\frac{dv}{dr}$



Ce qui nous conduit à l'équation :

$\displaystyle\frac{dv}{dr} = \displaystyle\frac{1}{2\eta}\displaystyle\frac{\Delta p}{\Delta L} r$



Si nous intégrons cette équation d'une position définie par le rayon de courbure ($r$) jusqu'au bord où se trouve le rayon du cylindre ($R$) (en tenant compte que la vitesse au bord est nulle), nous pouvons obtenir a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) en fonction de le rayon de courbure ($r$) :



Où :



est a vitesse maximal ($v_{max}$) au centre de l'écoulement.

.

ID:(3627, 0)



Vitesse maximale d'écoulement à travers un cylindre

Équation

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La valeur de a vitesse maximal ($v_{max}$) au centre d'un cylindre dépend de a viscosité ($\eta$), le rayon du cylindre ($R$) et du gradient créé par a différence de pression ($\Delta p$) et le longueur du tube ($\Delta L$), comme représenté ci-dessous :

$ v_{max} =-\displaystyle\frac{ R ^2}{4 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

$\Delta L$
Longueur du tube
$m$
$R$
Rayon du cylindre
$m$
$\eta$
Viscosité
$Pa s$
$v_{max}$
Vitesse maximal
$m/s$

Le signe négatif indique que le flux s'effectue toujours dans la direction opposée au gradient, c'est-à-dire, de la zone de plus haute pression vers la zone de plus basse pression.

ID:(3628, 0)



Débit volumique instantané

Équation

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Le volumique flux ($J_V$) correspond à la quantité volume ($V$) qui s'écoule à travers le canal pendant un temps ($t$). Par conséquent, nous avons :

$ J_V =\displaystyle\frac{ dV }{ dt }$

$t$
Temps
$s$
$V$
Volume
$m^3$
$J_V$
Volumique flux
$m^3/s$

ID:(12713, 0)



Loi de Hagen Poiseuille

Équation

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Si nous examinons le profil de a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) pour un fluide dans un canal cylindrique de rayon rayon du cylindre ($R$), dans lequel a vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) varie en fonction de ($$), nous pouvons l'intégrer sur toute la section transversale du canal :

$J_V= \pi \displaystyle\int_0^Rdr r v(r)$



Cela conduit à la loi de Hagen-Poiseuille avec les paramètres le volumique flux ($J_V$), a viscosité ($\eta$), a différence de pression ($\Delta p$) et le longueur du tube ($\Delta L$) :

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

$\Delta L$
Longueur du tube
$m$
$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
$R$
Rayon du cylindre
$m$
$\eta$
Viscosité
$Pa s$
$J_V$
Volumique flux
$m^3/s$

Si nous examinons le profil de vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) pour un fluide dans un canal cylindrique, où A vitesse dans un rayon du cylindre ($v$) varie en fonction de rayon de position dans un tube ($r$) selon l'expression suivante :

$ v = v_{max} \left(1-\displaystyle\frac{ r ^2}{ R ^2}\right)$



avec le rayon du cylindre ($R$) et a vitesse maximal ($v_{max}$). Nous pouvons calculer a vitesse maximal ($v_{max}$) en utilisant a viscosité ($\eta$), a différence de pression ($\Delta p$), et le longueur du tube ($\Delta L$) comme suit :

$ v_{max} =-\displaystyle\frac{ R ^2}{4 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$



Si nous intégrons la vitesse sur toute la section transversale du canal, nous obtenons le volumique flux ($J_V$), défini comme l'intégrale de $\pi r v(r)$ par rapport à rayon de position dans un tube ($r$) de $0$ à rayon du cylindre ($R$). Cette intégrale peut être simplifiée comme suit :

$J_V=-\displaystyle\int_0^Rdr \pi r v(r)=-\displaystyle\frac{R^2}{4\eta}\displaystyle\frac{\Delta p}{\Delta L}\displaystyle\int_0^Rdr \pi r \left(1-\displaystyle\frac{r^2}{R^2}\right)$



L'intégration donne la loi de Hagen-Poiseuille résultante :

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

Les articles originaux qui ont donné naissance à cette loi avec un nom combiné étaient:

• Gotthilf Hagen : "Ueber die Gesetze, welche des der Strom des Wassers in röhrenförmigen Gefässen bestimmen" (Sur les lois régissant l'écoulement de l'eau dans des récipients cylindriques), Annalen der Physik und Chemie 46:423442 (1839).

• Jean-Louis-Marie Poiseuille : "Recherches expérimentales sur le mouvement des liquides dans les tubes de très-petits diamètres", Comptes Rendus de l'Académie des Sciences 9:433544 (1840).

ID:(3178, 0)



Conductance hydraulique d'un tuyau

Équation

>Top, >Modèle


Si nous examinons la loi de Hagen-Poiseuille, qui nous permet de calculer le volumique flux ($J_V$) à partir de le rayon du cylindre ($R$), a viscosité ($\eta$), le longueur du tube ($\Delta L$) et a différence de pression ($\Delta p$) :

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$



nous pouvons identifier des paramètres liés à la géométrie (le longueur du tube ($\Delta L$) et le rayon du cylindre ($R$)) et au type de liquide (a viscosité ($\eta$)), qui peuvent être collectivement désignés sous le nom de une conductance hydraulique ($G_h$) :

$ G_h =\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta | \Delta L | }$

$G_h$
Conductance hydraulique
$m^4/kg s$
$\Delta L$
Longueur du tube
$m$
$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
$R$
Rayon du cylindre
$m$
$\eta$
Viscosité
$Pa s$

ID:(15102, 0)



Loi de Darcy et conductance hydraulique

Équation

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Avec l'introduction de a conductance hydraulique ($G_h$), nous pouvons réécrire l'équation de Hagen-Poiseuille avec a différence de pression ($\Delta p$) et le volumique flux ($J_V$) à l'aide de l'équation suivante :

$ J_V = G_h \Delta p $

$G_h$
Conductance hydraulique
$m^4/kg s$
$\Delta p$
Différence de pression
$Pa$
$J_V$
Volumique flux
$m^3/s$

Si nous examinons la loi de Hagen-Poiseuille, qui nous permet de calculer le volumique flux ($J_V$) à partir de le rayon du cylindre ($R$), a viscosité ($\eta$), le longueur du tube ($\Delta L$) et a différence de pression ($\Delta p$) :

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$



nous pouvons introduire a conductance hydraulique ($G_h$), défini en termes de le longueur du tube ($\Delta L$), le rayon du cylindre ($R$) et a viscosité ($\eta$), de la manière suivante :

$ G_h =\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta | \Delta L | }$



pour obtenir :

$ J_V = G_h \Delta p $

ID:(14471, 0)



Conductance hydraulique

Équation

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Dans le contexte de la résistance électrique, son inverse existe, connu sous le nom de conductance électrique. De manière similaire, ce qui serait a conductance hydraulique ($G_h$) peut être défini en termes de a résistance hydraulique ($R_h$) à travers l'expression :

$ R_h = \displaystyle\frac{1}{G_h }$

$G_h$
Conductance hydraulique
$m^4/kg s$
$R_h$
Résistance hydraulique
$kg/m^4s$

.

ID:(15092, 0)



Résistance hydraulique d'un tube

Équation

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Puisque a résistance hydraulique ($R_h$) est égal à l'inverse de a conductance hydraulique ($G_h$), il peut être calculé à partir de l'expression de ce dernier. De cette manière, nous pouvons identifier des paramètres liés à la géométrie (le longueur du tube ($\Delta L$) et le rayon du cylindre ($R$)) et au type de liquide (a viscosité ($\eta$)), qui peuvent être collectivement désignés sous le nom de une résistance hydraulique ($R_h$) :

$ R_h =\displaystyle\frac{8 \eta | \Delta L | }{ \pi R ^4}$

$\Delta L$
Longueur du tube
$m$
$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
$R$
Rayon du cylindre
$m$
$R_h$
Résistance hydraulique
$kg/m^4s$
$\eta$
Viscosité
$Pa s$

Puisque a résistance hydraulique ($R_h$) est égal à A conductance hydraulique ($G_h$) conformément à l'équation suivante :

$ R_h = \displaystyle\frac{1}{G_h }$



et puisque a conductance hydraulique ($G_h$) est exprimé en termes de a viscosité ($\eta$), le rayon du cylindre ($R$), et le longueur du tube ($\Delta L$) comme suit :

$ G_h =\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta | \Delta L | }$



nous pouvons en conclure que :

$ R_h =\displaystyle\frac{8 \eta | \Delta L | }{ \pi R ^4}$

ID:(3629, 0)



Loi de Darcy et résistance hydraulique

Équation

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Comme le volumique flux ($J_V$) peut être calculé à partir de a conductance hydraulique ($G_h$) et de a différence de pression ($\Delta p$) en utilisant l'équation suivante :

$ J_V = G_h \Delta p $



il peut être exprimé en termes de a différence de pression ($\Delta p$). En considérant que l'inverse de a résistance hydraulique ($R_h$) est a conductance hydraulique ($G_h$), nous obtenons l'expression suivante :

$ \Delta p = R_h J_V $

$R_h$
Résistance hydraulique
$kg/m^4s$
$J_V$
Volumique flux
$m^3/s$

Dans le cas d'un seul cylindre a résistance hydraulique ($R_h$), qui dépend de a viscosité ($\eta$), le longueur du tube ($\Delta L$), et le rayon du cylindre ($R$), il est calculé à l'aide de l'équation suivante :

$ R_h =\displaystyle\frac{8 \eta | \Delta L | }{ \pi R ^4}$



D'autre part, la loi de Hagen-Poiseuille permet de calculer le volumique flux ($J_V$) généré par a différence de pression ($\Delta p$) selon l'équation suivante :

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$



En combinant ces deux équations, nous obtenons la loi de Darcy :

$ \Delta p = R_h J_V $

qu'Henry Darcy a formulée pour modéliser le comportement général de milieux poreux plus complexes à travers lesquels un liquide s'écoule.

Le génie de cette manière de réécrire la loi de Hagen-Poiseuille réside dans le fait qu'elle montre l'analogie entre l'écoulement du courant électrique et l'écoulement du liquide. Dans ce sens, la loi de Hagen-Poiseuille correspond à la loi d'Ohm. Cela ouvre la possibilité d'appliquer les concepts des réseaux électriques aux systèmes de canalisations à travers lesquels un liquide s'écoule.

Cette loi, également connue sous le nom de loi de Darcy-Weisbach, a été publiée pour la première fois dans l'uvre de Darcy :

• "Les fontaines publiques de la ville de Dijon", Henry Darcy, Victor Dalmont Editeur, Paris (1856).

ID:(3179, 0)



Surface d'un disque

Équation

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La surface a section ($S$) d'un disque de diamètre ($$) est calculée comme suit :

$ S = \pi r ^2$

$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
$S$
Section
$m^2$

ID:(3804, 0)



Débit volumique instantané

Équation

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ID:(4349, 0)



Perméabilité hydraulique

Équation

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Lors de l'analyse de a conductance hydraulique ($G_h$), on peut remarquer que dans le numérateur, la section transversale du tube est représentée comme $\pi R^2$, où Le rayon du cylindre ($R$) correspond à une propriété du liquide, a viscosité ($\eta$) est lié à la viscosité du fluide, et le longueur du tube ($\Delta L$) concerne le gradient de pression généré.

$ G_h =\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta | \Delta L | }$



Le facteur restant est désigné sous le nom de a perméabilité hydrodynamique ($k$), connu sous le nom de

$ k = \displaystyle\frac{ R ^2}{8}$

$k$
Perméabilité hydrodynamique
$m^2$
$R$
Rayon du cylindre
$m$

.

ID:(108, 0)