Flashcards : Écoulements à surface libre — 87 cartes

Toutes les cartes

1Question

Qu'est-ce que la surface libre en hydraulique ?

Réponse

L'interface entre l'air et l'eau.

2Question

Quelle est la pression généralement présente à la surface libre ?

Réponse

La pression atmosphérique.

3Question

Quand un écoulement est-il dit permanent ?

Réponse

Quand la vitesse et la profondeur restent constantes dans le temps.

4Question

Qu'est-ce qui caractérise un écoulement non-permanent ?

Réponse

La variation de la vitesse ou de la profondeur dans le temps.

5Question

Qu'est-ce qu'un écoulement uniforme ?

Réponse

Un écoulement dont les paramètres sont constants entre les sections et où la pente du fond est parallèle à la surface libre.

6Question

Comment se distingue un écoulement non-uniforme ?

Réponse

Par des paramètres qui changent d'une section à l'autre.

7Question

Quelle est la différence entre un écoulement graduellement varié et un écoulement rapidement varié ?

Réponse

Le premier change lentement entre sections, le second change brusquement avec des discontinuités possibles.

8Question

Que se passe-t-il avec le débit dans un canal en régime permanent ?

Réponse

Le débit est conservé entre les sections.

9Question

Qu'est-ce que la surface mouillée dans un canal ?

Réponse

La portion de la section transversale occupée par le fluide.

10Question

Qu'impose la définition d'un canal prismatique ?

Réponse

Sa section, pente et rugosité ne varient pas dans le sens de l'écoulement.

11Question

Quelle est la formule du rayon hydraulique ?

Réponse

Rh=SPR_h = \frac{S}{P}

12Question

Que représentent S et P dans la formule du rayon hydraulique ?

Réponse

S est la surface mouillée et P le périmètre mouillé.

13Question

Quelle est la formule de la profondeur hydraulique ?

Réponse

Dh=SBD_h = \frac{S}{B}

14Question

Que représente B dans la formule de la profondeur hydraulique ?

Réponse

La largeur au miroir.

15Question

Quelle relation vérifie la largeur au miroir B ?

Réponse

B=dSdhB = \frac{dS}{dh}

16Question

Quelle différence visuelle caractérise un écoulement laminaire ?

Réponse

Il conserve un filet coloré rectiligne et parallèle à l’axe du tuyau.

17Question

Que produit un écoulement turbulent sur un colorant dans un fluide ?

Réponse

Il produit des tourbillons et mélange rapidement le colorant au fluide ambiant.

18Question

Que décrit la cascade d’énergie dans la turbulence ?

Réponse

L’énergie passe des gros tourbillons aux plus petits jusqu’à dissipation par viscosité.

19Question

Quelle est la formule de la vitesse instantanée dans un écoulement turbulent ?

Réponse

u=u‾+u′u = \overline{u} + u'

20Question

Comment s’exprime le nombre de Reynolds dans un canal à surface libre ?

Réponse

Re=URhνRe = \frac{U R_h}{\nu} avec U vitesse moyenne, RhR_h rayon hydraulique, ν\nu viscosité cinématique.

21Question

À partir de quelle valeur de Re l’écoulement devient-il turbulent en canal à surface libre ?

Réponse

Pour Re>1000Re > 1000 l’écoulement est turbulent.

22Question

Quelle plage de Re correspond à un écoulement en transition en canal à surface libre ?

Réponse

Entre 500<Re<1000500 < Re < 1000 l’écoulement est en transition.

23Question

Pour quelles valeurs de Re l’écoulement est-il laminaire en canal à surface libre ?

Réponse

Pour Re<500Re < 500 l’écoulement est laminaire.

24Question

Quand un écoulement dans un canal est-il tridimensionnel ?

Réponse

Lorsqu'il dépend des trois variables x, y et z.

25Question

Quelle formule donne la vitesse moyenne dans une section ?

Réponse

U=1S∬SV dS.U = \frac{1}{S}\iint_S V\,dS.

26Question

Comment s'exprime la distribution verticale de la vitesse en écoulement turbulent ?

Réponse

u(z)=Aln⁡(z)+B.u(z) = A\ln(z) + B.

27Question

Quelle formule relie la contrainte de cisaillement moyenne au fond dans un canal prismatique ?

Réponse

τ0=ρgRhI.\tau_0 = \rho g R_h I.

28Question

Comment sont les lignes de courant dans un écoulement uniforme ?

Réponse

Elles sont sensiblement rectilignes.

29Question

Quelle est la nature de la pression dans la section droite d'un canal en écoulement uniforme ?

Réponse

La pression est hydrostatique.

30Question

Quel effet la force centrifuge a-t-elle dans un courant extérieurement concave ?

Réponse

Elle augmente les pressions.

31Question

Quel effet la force centrifuge a-t-elle dans un courant extérieurement convexe ?

Réponse

Elle diminue les pressions et peut provoquer une pression inférieure à la pression atmosphérique.

32Question

Qu'impose la vitesse d'écoulement U pour un régime fluvial ?

Réponse

U est inférieure à la célérité c de l'onde de gravité.

33Question

Que se passe-t-il pour une onde si U < c ?

Réponse

Une onde peut se propager vers l'amont.

34Question

Qu'impose la vitesse d'écoulement U pour un régime critique ?

Réponse

U est égale à la célérité c de l'onde de gravité.

35Question

Que peut faire une onde si U = c ?

Réponse

L'onde peut rester statique.

36Question

Qu'impose la vitesse d'écoulement U pour un régime torrentiel ?

Réponse

U est supérieure à la célérité c de l'onde de gravité.

37Question

Que devient la direction de l'onde quand U > c ?

Réponse

L'onde qui allait vers l'amont s'oriente vers l'aval.

38Question

Quel régime correspond à U > c ?

Réponse

Le régime devient torrentiel.

39Question

Quelle est la formule de la célérité de l’onde de gravité ?

Réponse

c=gDhc=\sqrt{gD_h}

40Question

Comment s'exprime le nombre de Froude dans un canal rectangulaire ?

Réponse

Fr=UghFr=\frac{U}{\sqrt{gh}}

41Question

Quelle condition définit un écoulement critique selon le nombre de Froude ?

Réponse

Fr=1Fr=1

42Question

Comment se propagent les ondes en régime fluvial ?

Réponse

Vers l’aval à U+cU+c et vers l’amont à U−cU-c

43Question

Où se situe le point de contrôle pour un écoulement torrentiel ?

Réponse

En amont de l’écoulement

44Question

Qu'est-ce que la hauteur critique ?

Réponse

La hauteur d’eau pour laquelle Fr=1Fr=1 et U=cU=c

45Question

Qu'est-ce que la charge totale en hydraulique ?

Réponse

La somme de la hauteur géométrique, piézométrique et cinétique.

46Question

Quelle est la formule de la charge spécifique par rapport au fond ?

Réponse

Hs=h+U22g=h+Q22gS2H_s=h+\frac{U^2}{2g}=h+\frac{Q^2}{2gS^2}

47Question

Que signifie qu'une même charge spécifique correspond à deux hauteurs d'eau ?

Réponse

Il existe une hauteur torrentielle et une hauteur fluviale à débit constant.

48Question

Quelle condition mathématique définit la hauteur critique ?

Réponse

Q2g=Sc3Bc\frac{Q^2}{g}=\frac{S_c^3}{B_c}

49Question

Que se passe-t-il près de la hauteur critique pour une petite variation de charge ?

Réponse

La hauteur d'eau varie fortement, provoquant des ondulations marquées.

50Question

Qu'est-ce qu'un écoulement dénoyé sur un déversoir ?

Réponse

Un écoulement dénoyé passe par la hauteur critique au seuil et devient torrentiel.

51Question

De quoi dépend la hauteur amont h1h_1 dans un écoulement dénoyé ?

Réponse

La hauteur amont h1h_1 dépend uniquement du débit QQ.

52Question

Quand se produit un écoulement noyé sur un déversoir ?

Réponse

Quand la cote aval dépasse la crête du seuil.

53Question

De quoi dépend le débit dans un écoulement noyé ?

Réponse

Le débit dépend des hauteurs amont h1h_1 et aval h2h_2.

54Question

Qu'est-ce qu'un seuil aéré ?

Réponse

Un seuil aéré a une bulle d'air immédiatement à l'aval de la structure.

55Question

Comment la hauteur amont varie-t-elle entre un seuil aéré et non aéré ?

Réponse

La hauteur amont est légèrement supérieure pour un seuil aéré.

56Question

Selon le CETMEF (2005), quand un seuil est-il considéré mince ?

Réponse

Quand CH1<12\frac{C}{H_1} < \frac{1}{2}.

57Question

Quelle est la loi approchée du débit pour un déversoir frontal rectangulaire dénoyé ?

Réponse

Q≈0,4Bh13/2gQ \approx 0{,}4 B h_1^{3/2} \sqrt{g}.

58Question

Qu'est-ce qu'une vanne dénoyée produit en aval ?

Réponse

Un écoulement torrentiel.

59Question

Quelle relation établit une vanne dénoyée entre hauteur amont et débit ?

Réponse

Une relation bijective entre la hauteur amont h1 et le débit Q.

60Question

Qu'est-ce qui caractérise une vanne noyée par rapport au ressaut aval ?

Réponse

Elle est complètement submergée par le ressaut aval.

61Question

De quelles hauteurs dépend le débit dans une vanne noyée ?

Réponse

Des hauteurs amont h1 et aval h2.

62Question

Quelle est la valeur du coefficient de contraction CcC_c selon Hager et Schleiss (2009) ?

Réponse

Cc=0,611C_c=0{,}611.

63Question

Quelle est la formule universelle du débit QQ pour une vanne rectangulaire ?

Réponse

Q=Cdab2gh1Q=C_dab\sqrt{2gh_1}.

64Question

Que représente aa dans la formule Q=Cdab2gh1Q=C_dab\sqrt{2gh_1} ?

Réponse

L'ouverture de la vanne.

65Question

Quelle approximation donne Nasehi Oskuyi (2012) pour le coefficient de débit CdC_d ?

Réponse

Cd=0,44457(h1a)0,1219C_d=0{,}44457\left(\frac{h_1}{a}\right)^{0{,}1219}.

66Question

Qu'est-ce qu'un canal Venturi ?

Réponse

Un dispositif de mesure du débit avec un rétrécissement de section.

67Question

Où l'écoulement devient-il critique dans un canal Venturi dénoyé ?

Réponse

Au niveau du col.

68Question

Comment est le régime d'écoulement après le col dans un canal Venturi dénoyé ?

Réponse

Il devient torrentiel.

69Question

Peut-on déterminer le débit d'un canal Venturi dénoyé avec une seule mesure de hauteur amont ?

Réponse

Oui, le débit peut être déterminé ainsi.

70Question

Qu'arrive-t-il à l'écoulement critique dans un canal Venturi noyé ?

Réponse

Il ne se rencontre plus dans le col.

71Question

Pourquoi le débit ne peut-il pas être déterminé uniquement à partir de h1 dans un canal Venturi noyé ?

Réponse

Parce que l'aval influence l'amont.

72Question

Quelle formule donne la hauteur critique hch_c dans un col de largeur bb ?

Réponse

hc=(Q2gb2)1/3h_c=\left(\frac{Q^2}{gb^2}\right)^{1/3}.

73Question

Quelle est la loi simplifiée du débit QQ pour un col rectangulaire ?

Réponse

Q=23b2g3H3/2Q=\frac{2}{3}b\sqrt{\frac{2g}{3}}H^{3/2}.

74Question

Quelles caractéristiques définit un écoulement uniforme selon Hager 1999 ?

Réponse

Hauteur d’eau et vitesse moyenne constantes, surface libre parallèle au fond, pentes énergétique, surface libre et canal égales.

75Question

Quelles conditions sont nécessaires pour un écoulement permanent et uniforme ?

Réponse

Pente de fond constante, rugosité constante, débit constant sans apports latéraux, section prismatique, canal droit, distance suffisante des limites, pression constante au-dessus.

76Question

Qu'est-ce que la hauteur normale en hydraulique ?

Réponse

La hauteur d’eau à l’équilibre entre pesanteur et frottement en régime permanent et uniforme.

77Question

Quelle formule exprime la perte de charge par unité de longueur dans une conduite circulaire en charge ?

Réponse

J=λV22gDJ=\lambda\frac{V^2}{2gD}

78Question

Comment s’écrit la relation de Colebrook-White pour Re>4000Re>4000 ?

Réponse

1λ=−2log⁡10(ε3,7+2,51Reλ)\frac{1}{\sqrt{\lambda}}=-2\log_{10}\left(\frac{\varepsilon}{3,7}+\frac{2,51}{Re\sqrt{\lambda}}\right)

79Question

Quelle égalité relie la pente du canal et la pente énergétique pour un écoulement à surface libre uniforme ?

Réponse

La pente du canal est égale à la pente énergétique, soit J=IJ=I.

80Question

Quelle formule relie la vitesse moyenne aux caractéristiques du canal selon Chézy ?

Réponse

U=CRhIU=C\sqrt{R_hI} relie la vitesse moyenne aux caractéristiques du canal.

81Question

Quelle formule donne le coefficient de Chézy selon Bazin ?

Réponse

C=87RhKB+RhC=\frac{87\sqrt{R_h}}{K_B+\sqrt{R_h}} est la formule de Bazin pour C.

82Question

Quelle formule donne le coefficient de Chézy selon Kutter ?

Réponse

C=100RhKK+RhC=\frac{100\sqrt{R_h}}{K_K+\sqrt{R_h}} est la formule de Kutter pour C.

83Question

Quelle est la formule de Manning-Strickler pour la vitesse moyenne ?

Réponse

U=KsRh2/3I1/2U=K_sR_h^{2/3}I^{1/2} est la formule de Manning-Strickler.

84Question

Comment s'exprime le coefficient KsK_s dans la formule de Manning-Strickler ?

Réponse

Ks=1/nK_s=1/n est la relation pour KsK_s.

85Question

Quelle formule donne le débit en régime permanent et uniforme pour une section donnée ?

Réponse

Q=Ks S Rh2/3I1/2Q=K_s\,S\,R_h^{2/3}I^{1/2} vérifie le débit en régime permanent.

86Question

Qu'est-ce que la pente critique ?

Réponse

La pente critique est celle pour un débit en régime critique et uniforme.

87Question

Quelle condition distingue un canal à faible pente d'un canal à forte pente ?

Réponse

Un canal est à faible pente si I<IcI<I_c et hn>hch_n>h_c, sinon à forte pente.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 64 questions sur Écoulements à surface libre.

1. Dans un canal à surface libre, que représente la surface libre ?

2. Un écoulement dans un canal est-il permanent lorsque sa vitesse et sa profondeur restent constantes au cours du temps ?

Faire le QCM →

Consultez la fiche

Révisez le cours complet dans la fiche de révision de Écoulements à surface libre.

Voir la fiche →

Cours similaires

Crée tes propres flashcards

Importe ton cours et l'IA génère des flashcards en 30 secondes.

Générateur de flashcards