Fiche E6 · Validation expérimentale

Séparation de colonne à la vanne (Simpson et Bergant, 1994)

Source : A. R. Simpson, A. Bergant, Journal of Hydraulic Research 32(2), 1994, p. 183-194, figure 10

1. La question posée

Après une fermeture très rapide, la pression tombe à la tension de vapeur, une cavité se forme puis s'effondre en créant des pics plus hauts que Joukowsky. CBELIER, avec son modèle de cavitation, retrouve-t-il ces pics et leurs instants ?

2. Le cas

réservoir amontcuivre, L = 37,2 m, D = 22 mm, pente 1/20vannesortiecapteur

Une conduite en cuivre de 37,2 m descend vers une vanne fermée en 10 ms, avec une vitesse initiale de 0,76 m/s. La charge est mesurée à la vanne par un capteur piézoélectrique. CBELIER utilise le modèle de cavités discrètes à gaz (DGCM).

3. Données et statut

DonnéeValeurStatut
Conduite : L, D, épaisseur37,2 m ; 22 mm ; 1,63 mmPUBLIÉ
Célérité mesurée ; vitesse initiale1 328 m/s ; 0,76 m/sPUBLIÉ
Durée de fermeture ; charge du réservoir amont10 ms ; 8,2 mPUBLIÉ
Courbe de charge à la vanne (fig. 10)± 1 m ; ± 1 msLU SUR LA FIGURE
Charge initiale à la vanne7,0 mLU SUR LA FIGURE
Dénivelée (pente ≈ 1/20)1,86 mDÉDUIT
Rugosité ; perte de la vanne ouverte ; fermeture linéaire1,5 µm ; 0,5 mSUPPOSÉ

4. Résultats

0501000,00,20,40,60,8temps (s)charge (m)CBELIER (DGCM)mesure (fig. 10)
Charge à la vanne : CBELIER, DGCM (trait) et mesure numérisée sur la figure 10 (cercles, une sur trois).

5. Écarts

IndicateurCBELIERRéférenceÉcart
Pic n° 1107,0 m113,1 m−5,4 %
Instant du pic n° 10,029 s0,027 s2 ms
Pic n° 2106,8 m110,2 m−3,1 %
Instant du pic n° 20,388 s0,402 s−14 ms
Pic n° 3110,9 m98,5 m12,6 %
Instant du pic n° 30,702 s0,710 s−8 ms

Les deux premiers pics sont retrouvés à 6 % près et tous les instants à moins de 15 ms. Le troisième pic est surestimé de 13 %. L'écart quadratique n'est pas un bon indicateur ici : avec des fronts quasi verticaux, un décalage de 10 ms suffit à le faire exploser.

6. Limites et hypothèses