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Relever les défis de demain
L'école d'ingénieurs pour l'énergie, l'eau et l'environnement
Relever les défis de demain

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Canal à Pente Variable

T.P. de la plateforme Mécanique des Fluides

Mis à jour le 9 mars 2017
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Ce T.P. est dédié à l'étude des écoulements en canal à surface libre que l'on retrouvent beaucoup dans les questions d'environnement. Au cours du TP les élèves confrontent leurs connaissances en traitement de signal, turbulence et hydraulique avec les mesures effectuées par un vélocimètre à ultrasons.

Canal à pente variable vectrino

Canal à pente variable vectrino

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Objectifs du T.P.


L'intérêt est de faire appréhender expérimentalement ce qu'est une turbulence développée en écoulement uniforme à surface libre sur fond rugueux. Le traitement de signal associé à la turbulence sera un point central de ce TP. Il est associé au cours de turbulence
Par ailleurs ce T.P. permet aux étudiants de manipuler dans et avec les moyens d'un laboratoire de recherche (LEGI)


Le canal à pente variable

Installé dans le hall expérimental du LEGI, à côté de son grand frère le canal à houle, le canal à pente variable est un canal hydraulique de section rectangulaire de 350 mm de large et 400 mm de hauteur pour une longueur de 10 m.
Sur toute sa longueur, deux rails parallèles en acier rond permettent de déplacer le long du canal des chariots instrumentés.
Un circuit fermé prélevant dans une cuve enterrée de 30000 L permet de faire circuler de l'eau par une pompe dont le débit peut atteindre 40 L/s
Un système de vis motorisée permet d'incliner le canal de 0° (horizontal) à 4°.
Un fond rugueux est mis en place sur toute la longueur du canal de façon à simuler le lit d'une rivière.
Enfin, une section est équipée de vitres ce qui permet une visualisation latérale.
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[legende-image]1301583363866[/legende-image]Le chariot motorisé

Spécialement conçu et réalisé pour l'application, le chariot permet à l'utilisateur de déplacer les capteurs (niveau d'eau et vélocimètre) en tout point du canal à pente variable.
Il est monté sur 3 roulettes pour le déplacement
sur l'axe du canal (axe X).
Un système de guidage et d'entrainement par vis trapézoïdale permet un mouvement horizontal
transversal d'un plateau supportant les capteurs
(axe Y).
Une unité de guidage linéaire motorisée
gérée par un automate programmable permet
le mouvement vertical du vélocimètre
sur une course de 600 mm (axe Z).
Ce chariot est également prévu pour fonctionner sur le canal à houle.

Les capteurs

Un capteur de niveau à ultrason Pepperl + Fuchs UC500 de gamme 30 à 500 mm permet de mesurer la hauteur d'eau en tout point du canal. La mesure est affichée à l'écran du PC (logiciel Labview + carte d'acquisition NI USB-6212 (16 bits / 400 kS/s) embarquée sur le chariot)

Le vélocimètre acoustique Doppler Nortek Vectrino+ permet de mesurer la vitesse instantanée (à une fréquence d'acquisition de 200 Hz) dans un volume de mesure de diamètre 6 mm et d'environ 5 mm de long situé à 5 cm du capteur. La fréquence acoustique utilisée est de 10 MHz (ultrason)

Le vélocimètre : comment ça marche ?

Le vélocimètre ADV (acoustic Doppler velocimeter) Vectrino, lorsqu'il est immergé, permet de mesurer un vecteur vitesse dans un liquide.
C'est un capteur acoustique qui a un émetteur et quatre récepteurs.
Le volume de l'échantillon mesuré est un cylindre situé à 5 centimètres du capteur ce qui permet de limiter les perturbations de l'écoulement liées à sa présence.
L'émetteur émet un court « pulse ». L'énergie retro-diffusée par les micro-diffuseurs présents dans le fluide est mesuré par les récepteurs. Le déphasage Doppler des signaux rétro-diffusés permet au Vectrino de calculer le vecteur vitesse, dans les 3 directions. Celui-ci est visualisé sur le PC via une connexion série et le logiciel  « vectrino ».


Formation / Recherche

Ce T.P., qui a démarré début 2011, est le fruit d'une collaboration technique et financière réussie entre le LEGI et l'école (H. Michallet, E. Barthélémy, J.-M. Barnoud, C. Rousseau) dans le cadre du réseau pédagogique I.2.E. (Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement).


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mise à jour le 9 mars 2017

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes