Fiche V1 · Vérification

Fermeture instantanée : surpression de Joukowsky et période 4L/a

Source : Solution analytique (Joukowsky) et MOC de référence écrit indépendamment (verification/cvb/run_cvb.js, cas CV-001 et CV-002)

1. La question posée

Quand une vanne se ferme d'un coup, la surpression vaut a·V₀/g et dure 2L/a. CBELIER retrouve-t-il ces deux valeurs, et toute la courbe d'un calcul de référence écrit à part ?

2. Le cas

réservoir amontL = 600 m, D = 0,5 m, a = 1 200 m/svanneaval, H = 100 mJ

Un réservoir alimente une conduite de 600 m fermée brusquement par une vanne à t = 0,5 s. La vitesse initiale est petite (0,10 m/s) pour que le frottement, que CBELIER ne permet pas de supprimer, reste négligeable. La charge à la vanne est comparée à la formule de Joukowsky et à un calcul par la méthode des caractéristiques sans frottement, écrit indépendamment du moteur.

3. Données et statut

DonnéeValeurStatut
Conduite : longueur, diamètre600 m ; 0,50 mDÉFINI
Célérité a1 200 m/sDÉFINI
Réservoir amont ; aval de la vanne150 m ; 100 mDÉFINI
Vitesse initiale V₀ (petite : frottement négligeable)0,10 m/sDÉFINI
Maillage : 20 mailles, nombre de Courant = 120DÉFINI
Référence : MOC sans frottement écrit à part (même schéma)—DÉFINI

4. Résultats

1401451501551600246temps (s)charge (m)CBELIERMOC de référence
Charge à la vanne : CBELIER (trait) et MOC de référence sans frottement (cercles, un point sur quatre).

5. Écarts

IndicateurCBELIERRéférenceÉcart
Surpression ΔH (V₀ = 0,10 m/s)12,24 m12,23 m0,1 %
Durée du palier (2L/a = 1,00 s)0,975 s1,000 s1 pas de temps
Écart quadratique à la courbe de référence2,00 % ΔH—tolérance 2 %
Contrôle de la suite (vitesse plus forte)102,31 m101,63 m0,7 %

La surpression et la durée du palier sont retrouvées ; l'écart quadratique de 2 % vient des fronts raides, où un décalage d'un pas de temps suffit. Avec une vitesse plus forte, l'écart à Joukowsky monte à 0,7 % : c'est l'effet attendu du frottement.

6. Limites et hypothèses