Hydraulique appliquée

Niveau : L3

Diplôme prérequis : Bac+2 scientifique

- Donner aux élèves les connaissances scientifiques et techniques relatives au comportement des liquides dans les procédés, les réseaux et les aquifères

- Enseignement de cours et travaux dirigés ; exemples pris dans les domaines : procédés, construction et gestion de l’eau

1. Introduction
   • Positionnement de la mécanique des fluides par rapport aux différentes spécialités concernées
2. Éléments de mécanique des fluides
   • Propriétés des fluides
     • Notions de fluide, pression, débit, masse volumique et densité, viscosité, tension de surface et mouillabilité
   • Hydrostatique
     • Notion de particule fluide, principe fondamental de l'hydrostatique, expressions de la loi fondamentale de la statique des fluides dans d'autres champs que le champ de pesanteur, conséquences de la loi fondamentale
   • Écoulement stationnaire des fluides parfaits incompressibles
     • Conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie, diverses formes du théorème de Bernoulli et conversion d'énergies, applications de Bernoulli, notion de charge et de surface équipotentielle
   • Écoulement des fluides réels
     • Viscosité, introduction à la rhéologie, nombre de Reynolds, des profils de vitesse à la notion de couche limite, compressibilité
3. Hydraulique
   • Pertes de charge
     • Pertes de charge régulières, pertes de charge singulières, écoulement sous pression, écoulement à surface libre, calcul de conduites et réseaux
   • Écoulement à surface libre
     • Régime fluvial ou torrentiel, écoulement laminaire ou turbulent, équation de Manning et Strickler, loi de Chézy
   • Régime transitoire
   • Pompes
     • Technologie et dimensionnement des pompes, refoulement et relevage
4. Écoulement dans les milieux poreux
   • Charge et piézométrie
     • Milieu granulaire et milieu poreux, porosité cinématique, degré de saturation, gravité et capillarité, pression interstitielle et succion, infiltration et drainage, percolation, nappe libre ou captive, piézomètre, surface piézométrique, carte en courbes isopièzes
   • Écoulement saturé : vitesse de filtration et perméabilité
     • Équation de Navier-Stokes, changement d’échelle et anisotropie, filtration, porosité et perméabilité, relations empiriques dérivées de la loi de Darcy (Forchheimer, Kozeny-Carman, Ergün, Leva…)
   • Diffusivité et pompage
     • Équation différentielle de la diffusivité, solution de Dupuit pour le régime permanent, application au pompage et à l’injection en nappe
5. Suspension et interactions fluide/solide
   • Écoulement des fluides autour des particules
     • Mise en évidence ; coefficient de traînée ; interaction électrostatique
   • Mouvement des particules au sein des fluides dans le champ de pesanteur
     • Problématique ; vitesse terminale de chute ; loi de Stokes et sédimentométrie ; cas des essaims de particules ; cas d'un solide soumis à une force centrifuge
   • Comportement du fluide et des particules lors de la filtration
     • Sables, limons et argiles, surface spécifique, rétention, colmatage, gammadensimétrie
6. Conclusion
   • Du principe fondamental de l’hydrostatique à l’équation de BERNOULLI généralisée, lien avec UTC107 et BTP147