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HYDRAULIQUE GÉNÉRALE HYDRAULIQUE GÉNÉRALE Armando LENCA5TRE Proftsseur en hydra

HYDRAULIQUE GÉNÉRALE HYDRAULIQUE GÉNÉRALE Armando LENCA5TRE Proftsseur en hydraulique Université nouvelle - Lisbonne - Portugal Préftce de Bernard SAUNIER Édition revue et augmentée ~ EYROLLES è!> SAFEGE ÉDITIONS EYROLLES 61, Bld Saint-Germain 75240 Paris Cedex 05 Le code de la propriété intellectuelle du 1el' juillet 1992 interdit en effet expressément la photocopie à usage collectif sans autorisation des ayants droit. Or. cette pratique s'est généralisée notamment dans les étahlissements d'enseignement. provoquant une baisse brutale des achats de livres, au point que la possihilité même pour les auteurs de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer correctement est aujourd'hui menacée. En application de la loi du Il mars 1957, il est interdit de reproduire inté- gralement ou partiellement le présent ouvrage. sur quelque support que ce soit, sans autorisation de l'Éditeur ou du Centre Français d'exploitation du droit de Copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. © 1991, Armando Lencastre © 1996,Éditions Eyrolles Paris, pour l'édition en langue française, ISBN 2-212-01894-0 Avant-Propos Dans la première édition du Manuel d'hydraulique générale (1957), j'ai traduit les objectifs de cet ouvrage de la manière suivante : "Être bref sans omission, être concis sans être obscur, voilà la difficulté la plus grande à laquelle s'est heurtée la préparation de ce Manuel. Il a fallu, étant donné l'étendue des questions traitées, sélectionner, condenser et mettre en ordre. Le besoin d'être clair et de faciliter les applica- tions a imposé le détail et parlois la répétition." "Être clair, tout en restant concis, être riche en renseigne- ments, tout en restant bref, a donc été l'objet principal de l'auteur. C'est dans la mesure où il a réussi que réside la valeur de cet ouvrage, car, en vérité, il n1en a pas dlautre". Toutefois, je n'ai pas oublié ce que j'écrivais également dans l'avant- propos de la première édition du Manuel: "Un bon accueil à la présente édition incitera l'auteur et les éditeurs à entreprendre un ouvrage plus important, en complétant quelques chapitres et en introduisant de nou- velles questions..." Voici donc, fruit d'un effort supplémentaire, ce nouveau livre, profon- dément remanié bien que les ventes du livre précédent fussent encore considérées par les éditeurs comme extraordinairement satisfaisantes. Depuis sa publication, il y a environ 26 ans, on a pu constater que ce manuel, non seulement était utilisé dans les cabinets d'études d'hydrau- liques et dans les classes pratiques des écoles (tel était son objectifinitial), mais encore servait aux étudiants, d'une manière générale, comme livre de texte théorique et était considéré comme tel dans quelques écoles. C 1est pourquoi j'ai jugé opportun, dans le nouveau livre, sans perdre de vue les objectifs du premier, de donner un plus grand développement à la partie théorique, surtout dans le chapitre II : ''Principes généraux de l'hydraulique." Malgré tout, et vu la nécessité d'être bref, nous avons préfé- ré la clarté des concepts et l'approche physique des phénomènes à des déve- loppements mathématiques qui s'écarteraient des objectifs de ce livre. HYDRAULIQUE GÉNÉRALE Deux nouveaux chapitres ont été introduits : "Écoulement en milieux porem" et ''Étude du régime transitoire en charge". Pour la préparation de cet ouvrage, nous avons pu compter sur l'aide de quelques collègues et collaborateurs de la société Hidroprojecto, ainsi que de ses équipes de dessin, de dactylographie et de photocopie. Août 1983. ARMANDO LENCASTRE PRÉFACE Lorsque Monsieur le Professeur Lencastre m'a proposé d'assurer le parrainage de la publication en langue française de la nouvelle version de SOli manue! d'Hydraulique générale, c'est avec plaisir que je lui ai donné mon accord. La première édition du manuel d'hydmrtliqrle du Pr()fesseur Lencastre a accompagné plusieurs générations d'hydrauliciens de langue portugaise, espagnole et française. J'ai pu mesurer lors de mes nombreux contacts en France et de mes fréquents voyages li l'Étranger l'impact de cet ouvrage auprès des tecllllieiens en exercice, et je suis convaincu que la révision de cet auvrage répond li une réelle attente. Au cours de ces dernières années, j'ai moi-même eu le plaisir tle cotoyer Monsieur le Professeur Lencastre dans sa fonction de Président, puis d'Administrateur de la société d'ingénieurs-conseils HlDROPROJECTO, société qu'il a fondée au Portrlgal il y a plus de vingt-cinq ans. J'ai pu alors mesurer l'étendue de sa wlture technique, voire de SOli émdition, dans ce vaste domaine de l'hydmuliqrœ. Plus récemment. l'estime et l'amitié réciproque qui nm/s lient ont d'ailleurs condrlit Monsieur Lencastre li nous confier la destinée de la société HlDROPRO.lECTO. afin de lui assurer la pérennité qu'elle mérite. L'évollltion de la science de la mécaniqlle des flllides et de l'hydrauliqlle permet alljollrd'hlli de résolldre de manière plus précise de nombrellx problèmes alltr~fois traités par des méthodes empiriqlles. Toutefois, l'Iltilisation des nombreux graphes et tables incills dans cet ollvrage colllinllera d'apporter des sollltions rapides cl des problèmes complexes. Les ingéniellrs, les techuiciens. les étlldiallls trollveront ainsi dans ce manllel cl la fois l'approche fondamentale et les sollltions graphiqlles qlli lellr permettront d'aborder les problèmes techniqlles qll'ils sont su.sceptibles de rencolllrer. À cet égard. cet ollvrage COllstitlle !me bible () laquelle ils pOllrront se référer et sllr laqllelle ils pOllrront s'appllyer. SAFEGE, leader frallçais dans le métier d'ingéniellrs-collseils ell hydraulique Ilrbaille, s'associe avec enthousiasme cl la diffllsion de cet ouvrage ell lallgue frallçaise. En le faisalll, nous avons le sentiment d'apparter Ilotre colllriblllion cl la propagation de la conllaissance en hydrauliqlle, et d'assumer ainsi notre part de respollsabilité dans l'élévation de la cOllllaissance dans ce domaine en France. Le 27 septembre 1995 Bernard SAUNIER Président~Directeur Général de SAFEGE TABLE DES MATIÈRES CHAPITRE 1 - PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES LIQUIDES 25 A - Constantes physiques .. 25 1.1 - Définition. 1.2 - Poids et masse. 1.3 - Systèmes d'unités. 1.4 - Système international d'unités - SI. 1.5 - Masse spécifique. 1.6 - Poids spécifique 'UJ. 1.7 - Densité. 1.8 - Coefficient de visco- sité dynamique. 1.9 - Coefficient de viscosité cinématique. 1.10 - Tension superficielle. Capillarité. 1.11 - Pression. 1.12 -Module d'élasticité volumique. 1.13 - Célérité des ondes élastiques. 1.14- Solubilité des gaz dans l'eau. 1.15 - Tension de vapeur d'eau hv' B - Analyse dimensionnelle "..... 37 1.16 - Généralités. Paramètres géométriques. 1.17 - Principes de rhomogénéité. 1.18 - Théorème des 'TT ou de Vaschy-Buckîngham. 1.19 - Produits sans dimension d'usage courant en hydraulique. 1.20 - Exemple. Bibliographie. 44 CHAPITRE II - BASES TIIÉORIQUES DE L'HYDRAULIQUE.................................. 45 A - Cinématique. Types d'écoulemeut 45 2.1 - Exposé du problème. 2.2 - Mouvement laminaire et mouve- ment turbulent. 2.3 - Trajectoire d'une particule. Variables de Lagrange. 2.4 - Variables d'Euler. Valeurs moyennes de la vitesse, dans le temps. 2.5 - Lignes de courant. 2.6 - Flux ou débit. Vitesse moyenne dans une section. 2.7 - Équation de continuité. 2.8 - Équa- tion d'état. 2.9 - Le vecteur accélération dV / dt. Régime variable ou permanent - régime unifonne et non-unifonne. 2.10 - Mouvement et déformation des liquides. 2.11 - Mouvements rotationnels et irrota- tionnels. B - Dynamique. Équation générale du mouvement :......... 59 2.12 - Position du problème. 2.13 - État de tension en un point: tenseur des pressions Pij ; pression hydrostatique p ; ten~ion vis- queuse Tij" 2.14 - Variation de l'état de tension. 2.15 - Equation générale de Navier-Stokes. 2.16 - Écoulements dans le champ de la gravité. 2.17 - Exemple. Équation de Poiseuille pour l'écoule- ment en tuyaux en régime laminaire. 2.18 - Régime turbulent. Longueur de mélange. 2.19 - Équations d'Euler au long de la tra- jectoire. 8 HYDRAULIQUE GÉNÉRALE --------- ------- C - Énergie des écoulements. Théorème de Bernoulli 67 2.20 - Types d1énergie. 2.21 - Théorème de Bernoulli: énergie d'une particule le long de sa trajectoire. 2.22 - Ligne dlénergie et ligne piézométrique. 2.23 - Énergie ou charge dans une section d'écoulement. 2.24 - Application de l'équation de Bernoulli à un tube de courant. 2.25 - Énergie propre de la turbulence. D - Quantité de mouvement. Théorème d'Euler ;... 75 2.26 - Quantité de mouvement. 2.27 - Théorème dlEuler. 2.28 - Application du théorème dlEuler à un tube de courant (écoulement permanent). 2.29 - Application du théorème dlEuler à une conduite coudée. 2.30 - Exemple. E - Établissement du mouvement 80 2.31 - Début de l'écoulement. Couche limite. 2.32 - Décollement de l'écoulement. 2.33 - Résistance des corps immergés. Sustentation. F - Écoulements irrotationnels . 86 2.34 - Cas général. 2.35 - Écoulements dans l'espace. 2.36 - Le tourbillon. 2.37 - Écoulements plans; utilisation des fonctions à variable complexe. 2.38 - Écoulements plans. Utilisation de la représentation conforme. 2.39 - Transformation de Joukowski. 2.40 - Profil aérodynamique de Joukowsky. 2.41 - Écoulements plans. Méthode graphique. Bibliographie 103 CHAPITRE III - HYDROSTATIQUE 105 3.1 - Équations fondamentales. Fluide en repos soumis unique- ment à l'action de la gravité. 3.2 - Distribution des pressions. 3.3 - Résultante des pressions sur des surfaces planes. 3.4 - Exemples. 3.5 - Résultante des pressions sur les surfaces rectangulaires ayant deux côtés horizontaux. 3.6 - Poussée sur des corps immergés: principe d'Archimède. 3.7 - Résultantes des pres- sions sur des surfaces courbes. 3.8 - Exemples. 3.9 - Équilibre dTun liquide soumis à d'autres champs de forces outre uploads/Litterature/ hydraulique-generale-lencastre-ladouani.pdf