QCM : Mesure des débits en canaux (11 questions)

Question 1

1. Dans un écoulement où les vitesses fluctuent de façon aléatoire et où les couches de fluide se mélangent, quel régime est observé ?

Un régime turbulent

Un régime à profil parabolique

Un régime critique

Un régime laminaire

Explication

Le régime turbulent se caractérise par des fluctuations aléatoires de vitesse superposées au mouvement et par le mélange des couches fluides. Le régime critique alterne entre régimes laminaire et turbulent, tandis que les couches parallèles sans mélange caractérisent le régime laminaire.

Answer

Un régime turbulent

Question 2

2. Dans une conduite cylindrique lisse, une mesure donne un nombre de Reynolds de 1 800. À quel régime cet écoulement correspond-il ?

Au régime laminaire

Au régime critique développé

À la transition vers la turbulence

Au régime turbulent développé

Explication

Dans une conduite cylindrique lisse, un nombre de Reynolds inférieur à 2 000 correspond au régime laminaire. La transition apparaît vers 2 100–2 500 et la turbulence développée correspond à un nombre supérieur à 100 000.

Answer

Au régime laminaire

Question 3

3. Pour classer le régime d’un écoulement dans un canal à surface libre, quelle conclusion tirer du fait que le liquide est soumis à son poids et à la pression atmosphérique ?

Le nombre de Reynolds n’est pas discriminant pour classer le régime

Le nombre de Reynolds suffit à déterminer le régime turbulent développé

Le nombre de Reynolds distingue le régime laminaire de la transition

Le nombre de Reynolds classe le régime selon la seule pression atmosphérique

Explication

En canal à surface libre, le régime est quasiment jamais laminaire et le liquide est soumis à son propre poids et à la pression atmosphérique ; le nombre de Reynolds n’est donc plus discriminant pour classer le régime. Les seuils utilisés pour les conduites cylindriques lisses ne s’appliquent pas directement à cette classification.

Answer

Le nombre de Reynolds n’est pas discriminant pour classer le régime

Question 4

4. Dans un canal, la profondeur augmente progressivement sur plusieurs sections, sans variation importante concentrée en un point. Comment qualifier cette évolution ?

Un écoulement permanent uniforme

Un écoulement uniforme

Un écoulement rapidement varié

Un écoulement graduellement varié

Explication

Un écoulement graduellement varié évolue progressivement d’une section à l’autre ; un changement important et localisé de profondeur caractérise un écoulement rapidement varié. L’uniformité concerne une vitesse de même grandeur et direction d’un point à l’autre.

Answer

Un écoulement graduellement varié

Question 5

5. Que caractérise un écoulement permanent uniforme dans un canal ?

Une profondeur qui varie progressivement, alors que la vitesse reste identique d’un point à l’autre.

Une vitesse de même grandeur et de même direction d’un point à l’autre, avec une hauteur et une section constantes.

Une variation importante et localisée de la profondeur, avec un débit constant dans le temps.

Un débit qui varie dans le temps, malgré une profondeur et une section constantes.

Explication

Dans un écoulement permanent uniforme, les propriétés restent stables dans le temps et la vitesse conserve la même grandeur et la même direction d’un point à l’autre; une hauteur et une section constantes en sont des caractéristiques. Une variation progressive de profondeur décrit plutôt un écoulement graduellement varié.

Answer

Une vitesse de même grandeur et de même direction d’un point à l’autre, avec une hauteur et une section constantes.

Question 6

6. Dans la formule de Chézy, quelle valeur du coefficient C est indiquée pour une paroi rugueuse ?

40

60

80

100

Explication

Le coefficient de Chézy vaut 40 pour une paroi rugueuse et 100 pour une paroi lisse. La valeur 100 correspond donc à une paroi lisse, et non rugueuse.

Answer

Il modifie le coefficient de Chézy en fonction de la résistance des parois à l’écoulement.

Answer

Lorsque la canalisation est complètement remplie

Answer

L’optimum hydraulique minimise le périmètre mouillé à débit donné, tandis que l’optimum économique privilégie une section semi-circulaire.

Answer

Parce que le débit conservé impose un niveau amont qui varie avec le débit.

Answer

Comparer la hauteur aval à la hauteur critique : si elle est inférieure, le niveau aval n’influence pas le niveau amont.

Question 7

7. Quel rôle le coefficient de rugosité des parois joue-t-il dans la formule de Bazin pour calculer le coefficient de Chézy ?

Il fixe la pente du canal nécessaire pour obtenir un écoulement uniforme.

Il détermine la section mouillée à partir du périmètre du canal.

Il corrige la vitesse moyenne selon la viscosité du liquide.

Il modifie le coefficient de Chézy en fonction de la résistance des parois à l’écoulement.

Explication

Dans la formule de Bazin, le coefficient de rugosité intervient au dénominateur et ajuste ainsi le coefficient de Chézy selon la rugosité des parois. La pente du canal intervient dans la formule de vitesse de Chézy, et non dans ce rôle du coefficient de rugosité.

Question 8

8. Dans un canal circulaire partiellement rempli, à quel moment le débit n’est-il pas maximal ?

Lorsque la canalisation est complètement remplie

Lorsque la section mouillée atteint son maximum

Lorsque la vitesse moyenne atteint sa valeur maximale

Lorsque la profondeur atteint la moitié du diamètre

Explication

Le débit d’une canalisation circulaire partiellement remplie n’atteint pas son maximum lorsque la conduite est pleine. Le remplissage à mi-diamètre n’est pas donné comme le point déterminant du débit maximal.

Question 9

9. Quelle différence distingue l’optimum hydraulique de l’optimum économique pour la section d’un canal prismatique ?

L’optimum hydraulique réduit la charge amont, tandis que l’optimum économique augmente le coefficient de Chézy.

L’optimum hydraulique minimise le périmètre mouillé à débit donné, tandis que l’optimum économique privilégie une section semi-circulaire.

L’optimum hydraulique maximise la section mouillée, tandis que l’optimum économique minimise la profondeur d’écoulement.

L’optimum hydraulique privilégie une section rectangulaire, tandis que l’optimum économique maximise la pente du canal.

Explication

À débit donné, l’optimum hydraulique correspond au rayon hydraulique maximal, donc au périmètre mouillé minimal ; la section semi-circulaire est citée comme optimum économique en raison de son rapport favorable entre surface et périmètre. Maximiser la section mouillée, contrairement à ce que suggère un distracteur, ne définit pas le critère hydraulique indiqué.

Question 10

10. Pourquoi la contraction de la veine fluide dans un déversoir à paroi mince entraîne-t-elle une élévation de la hauteur d’eau en amont ?

Parce que le débit conservé impose un niveau amont qui varie avec le débit.

Parce que la vitesse diminue dans la veine contractée et relève le niveau aval.

Parce que la pression atmosphérique diminue au-dessus de la lame déversante.

Parce que la contraction augmente les pertes de charge et bloque l’écoulement en amont.

Explication

La contraction modifie la section de passage, mais le débit se conserve ; la hauteur d’eau amont s’ajuste donc et dépend du débit. L’augmentation des pertes de charge n’est pas le mécanisme indiqué pour expliquer cette élévation.

Question 11

11. Lorsqu’un déversoir à seuil fonctionne en régime dénoyé, comment vérifier en pratique si le niveau aval influence le niveau amont ?

Comparer la largeur du seuil à la hauteur aval : si elle est supérieure, le niveau aval fixe le niveau amont.

Comparer la hauteur aval à la hauteur de charge : si elle est inférieure, le niveau aval fixe le niveau amont.

Comparer la vitesse aval à la vitesse critique : si elle est supérieure, le niveau aval n’influence pas le niveau amont.

Comparer la hauteur aval à la hauteur critique : si elle est inférieure, le niveau aval n’influence pas le niveau amont.

Explication

En régime dénoyé, la hauteur aval est inférieure à la hauteur critique, et le niveau aval n’influence donc pas le niveau amont. Si la hauteur aval dépasse la hauteur critique, le régime devient noyé et le niveau aval exerce une influence.

QCM : Mesure des débits en canaux (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un écoulement où les vitesses fluctuent de façon aléatoire et où les couches de fluide se mélangent, quel régime est observé ?

2. Dans une conduite cylindrique lisse, une mesure donne un nombre de Reynolds de 1 800. À quel régime cet écoulement correspond-il ?

3. Pour classer le régime d’un écoulement dans un canal à surface libre, quelle conclusion tirer du fait que le liquide est soumis à son poids et à la pression atmosphérique ?

4. Dans un canal, la profondeur augmente progressivement sur plusieurs sections, sans variation importante concentrée en un point. Comment qualifier cette évolution ?

5. Que caractérise un écoulement permanent uniforme dans un canal ?

6. Dans la formule de Chézy, quelle valeur du coefficient C est indiquée pour une paroi rugueuse ?

7. Quel rôle le coefficient de rugosité des parois joue-t-il dans la formule de Bazin pour calculer le coefficient de Chézy ?

8. Dans un canal circulaire partiellement rempli, à quel moment le débit n’est-il pas maximal ?

9. Quelle différence distingue l’optimum hydraulique de l’optimum économique pour la section d’un canal prismatique ?

10. Pourquoi la contraction de la veine fluide dans un déversoir à paroi mince entraîne-t-elle une élévation de la hauteur d’eau en amont ?

11. Lorsqu’un déversoir à seuil fonctionne en régime dénoyé, comment vérifier en pratique si le niveau aval influence le niveau amont ?

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