Fiche E1 · Validation expérimentale

Fermeture programmée d'une vanne : essais de Propson (conduite simple)

Source : E. B. Wylie, V. L. Streeter, Fluid Transients, McGraw-Hill, 1978, § 9-4, fig. 9-20 (essais de Propson, Université du Michigan)

1. La question posée

Une fermeture de vanne programmée pour limiter la surpression, mesurée sur un long tube de cuivre : CBELIER retrouve-t-il la charge mesurée à la vanne et à mi-longueur, et surtout son maximum ?

2. Le cas

réservoir amonttube de cuivre, L = 1 228 m, D = 24,1 mm, a = 830 m/svannesortie, H = 0M (mi-longueur)J

Un réservoir à charge constante alimente un tube de cuivre de 1 228 m. À l'aval, une servo-vanne réduit la vitesse de 0,34 à 0,03 m/s en trois allers-retours d'onde (4,44 s), selon une loi d'ouverture calculée pour garder la surpression basse. La charge est mesurée à la vanne et à mi-longueur. Dans CBELIER, le tube est coupé en deux tronçons au point de mesure M ; la loi d'ouverture est imposée par un scénario.

3. Données et statut

DonnéeValeurStatut
Longueur du tube (4 030 ft)1 228 mPUBLIÉ
Diamètre intérieur (0,95 in)24,1 mmPUBLIÉ
Vitesse initiale et finale (1,1 → 0,1 ft/s)0,34 → 0,03 m/sPUBLIÉ
Durée de la manœuvre (3L/a)4,44 sPUBLIÉ
Charge du réservoir amont (139 ft, ± 1 ft)42,37 mLU SUR LA FIGURE
Charge initiale à la vanne (106 ft, ± 1 ft)32,31 mLU SUR LA FIGURE
Loi d'ouverture τ(t) de la vanne (± 0,03)7 pointsLU SUR LA FIGURE
Célérité 3L/Tf (cohérente avec les 2 709 ft/s de la fig. 9-22)830 m/sDÉDUIT
Frottement : rugosité tirée de la chute 139 − 106 ft0,025 mmDÉDUIT
Sortie à charge nulle, tuyau aval fictif de 10 m—SUPPOSÉ

4. Résultats

35404550024681012temps (s)charge (m)CBELIER, vanne Jmesure numérisée, JCBELIER, mi-longueur Mmesure numérisée, M
Charge à la vanne et à mi-longueur : calcul CBELIER (traits) et courbes expérimentales numérisées sur la figure 9-20 (cercles). Aucun paramètre n'est ajusté.

5. Écarts

IndicateurCBELIERRéférenceÉcart
Charge maximale à la vanne52,51 m52,88 m−0,7 %
Charge initiale à la vanne32,32 m32,31 m0,01 m
Écart maximal à la courbe, vanne3,87 m——
Écart maximal à la courbe, mi-longueur1,28 m——

Le maximum à la vanne, grandeur de dimensionnement, est retrouvé à moins de 1 %. Les plus grands écarts se situent dans la descente rapide autour de t = 4 s : un décalage de quelques centièmes de seconde y suffit, et la loi d'ouverture comme les courbes sont lues sur une figure.

6. Limites et hypothèses