Fiche V3 · Vérification

Oscillation en masse dans une cheminée d'équilibre

Source : Intégration indépendante de la colonne rigide (Runge-Kutta d'ordre 4), verification/tests/CBELIER_test_verification_methodologie.mjs

1. La question posée

Après la fermeture d'une vanne, le niveau d'une cheminée oscille lentement. CBELIER, qui calcule les ondes, retrouve-t-il les niveaux extrêmes donnés par l'équation de la colonne rigide ?

2. Le cas

réservoir amontgalerie, L = 2 000 mvannesortiecheminée

Un réservoir alimente une galerie de 2 000 m qui débouche sur une cheminée, puis une vanne fermée à t = 1 s. Le calcul complet de CBELIER (ondes et cheminée) est comparé à une intégration de la colonne rigide écrite à part, avec le même frottement et la même perte à l'entrée de la cheminée. Trois géométries sont essayées.

3. Données et statut

DonnéeValeurStatut
Galerie : longueur, célérité2 000 m ; 1 000 m/sDÉFINI
Cas 1 : D, section de la cheminée, ζ2 m ; 20 m² ; 0DÉFINI
Cas 2 : D, section de la cheminée, ζ2 m ; 20 m² ; 1DÉFINI
Cas 3 : D, section de la cheminée, ζ1,5 m ; 30 m² ; 0,2DÉFINI
Fermeture de la vanneinstantanée à 1 sDÉFINI

4. Résultats

19202122050100150200temps (s)niveau dans la cheminée (m)CBELIER (ondes + cheminée)colonne rigide RK4
Cas 2 (ζ = 1) : niveau dans la cheminée, CBELIER (trait) et colonne rigide (cercles). La colonne rigide démarre à la fermeture (t = 1 s).

5. Écarts

IndicateurCBELIERRéférenceÉcart
Cas 1 : niveau maximal22,097 m22,096 m0,001 m
Cas 1 : écart rapporté à l'amplitude0,04 %—tolérance 1 %
Cas 2 : niveau maximal22,500 m22,506 m−0,005 m
Cas 2 : écart rapporté à l'amplitude0,15 %—tolérance 1 %
Cas 3 : niveau maximal22,196 m22,201 m−0,005 m
Cas 3 : écart rapporté à l'amplitude0,14 %—tolérance 1 %

Les niveaux extrêmes concordent à mieux que 0,2 % de l'amplitude dans les trois géométries. CBELIER calcule à la fois les ondes rapides et l'oscillation lente sans perdre de masse.

6. Limites et hypothèses