Accueil site Venturi

Association Venturi
Aéronautique, Espace
Loisirs et éducation scientifiques

 

Avant de jouer avec le simulateur numérique, quelques explications ! Pour toutes questions ou remarques, n'hésitez pas à utiliser le Forum !

L'Effet Venturi

Le phénomène bien connu de mécanique des fluides porte le nom d'un physicien Italien, Giovani Batista Venturi. Celui-ci a établi que lorsque l'écoulement d'un fluide subit un rétrécissement sa pression baisse. Fort de ce constat, G. B. Venturi a conçu un dispositif permettant de mesurer le débit passant dans une canalisation. La fameuse tuyère à cônes divergents qui porte son nom était née : LE VENTURI (c.f. : illustration ci-dessous) Cette invention est toujours utilisée -notamment dans l'industrie- pour contrôler les débits de fluides. Non intrusive, elle est aussi appréciée pour sa fiabilité et sa robustesse (un baromètre différentiel - aujourd'hui un capteur différentiel de pression - suffit !).

Le Venturi, comment ça marche ? Un peu de théorie...

Le physicien suisse Daniel Bernoulli (1700-1782) a établi l'équation simplifiée suivante :

V²/2 + P/rho + g.z = Constante (dite "Equation de Bernoulli")

Remarque :
Notons que l'équation est valable pour des fluides non visqueux, incompressibles et en écoulement permanent. Cette formule peut être démontrée à partir des équations de conservation de la quantité de mouvement sous réserve de ces hypothèses. (Démonstration à la demande).

Considérons l'écoulement d'un fluide dans une canalisation entre deux points (notés 1 et 2).
L'application du théorème de Bernoulli conduit à :

V1²/2 + P1/rho + g.z1 = Constante = V2²/2 + P2/rho + g.z2

Remarquons alors que le débit Q (en m^3/s) est égal au produit de la section S de la canalisation (en m²) par la vitesse V du fluide (en m/s). Comme il n'y a pas de fuite à la canalisation, le débit Q1 au point 1 est égal au débit au point 2 : Q2.

On en déduit que : S1.V1 = S2.V2, ou encore : V2 = V1.S1/S2

En injectant tout cela dans l'équation de Bernoulli, nous déduisons que :

V1² = 2.[ (P2-P1)/rho + g.(z2-z1) ] / [ 1 - (S1/S2)²]

ET DONC, connaissant :

il suffit de mesurer avec un baromètre différentiel (instrument très courant dans l'industrie) la différence de pression (P2-P1) pour déduire immédiatement la vitesse du fluide V1 dans la canalisation.
CQFD !!!

Expérimentons maintenant sur un tube de Venturi virtuel !

Maintenant que nous avons compris la théorie dans le détail, examinons ce que cela donne en pratique avec une simulation numérique ! Voici une illustration de ce que nous venons d'apprendre. Elle permet de mieux comprendre la relation de Bernoulli.
Nous remercions vivement le Professeur S.A. Kinnas (université d'Austin-Texas) de nous autoriser à utiliser sa modélisation. (Courtesy of Prof. S.A. Kinnas, UT Austin).

Rappel des hypothèses : Mode d'emploi :

Remarque : vous pouvez aussi déplacer l'ensemble du Venturi dans l'écran à l'aide de la poignée jaune située au centre.

"Pas de panique : il y a un delai de 4 secondes necessaire a l'initialisation de l'application."
Venturi Applet Image (get Java!)
Si vous pouvez lire ceci, vous n'avez pas Java. Vous devez le telecharger afin de visualiser correctement l'application. Telecharger


Constatations :
La différence de section entre R1 et R2 génère une différence de pression que l'on visualise par les hauteurs de colonnes d'eau PH1 et PH2. La mesure TH correspond à la pression d'arrêt (au niveau du point situé face à l'écoulement, la vitesse est nulle, donc la pression est maximale). Constatons que la pression "TH" ne dépend que du débit et non de la section S2 de la canalisation.

 
 
Valid XHTML 1.0 Transitional Valid CSS!