Cours de mécanique appliquée. hydraulique

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Cours de mécanique appliquée. hydraulique

Professé à l'école impériale des ponts et chaussées

Jacques-Antoine-Charles Bresse - Collection Sciences

642 pages, parution le 01/01/2020

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QUANTITÉ

Résumé

Cours de mécanique appliquée, professé à l'École impériale des ponts et chaussées. Hydraulique / par M. Bresse,...
Date de l'édition originale : 1879-1880

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Sommaire

TABLE DES MATIÈRES DU TOME SECOND.

Pages
AVANT-PROPOS DE LA PREMIÈRE ÉDITION	V
DES CHANGEMENTS INTRODUITS DANS CETTE NOUVELLE ÉDITION	XI

SECONDE PARTIE.

HYDRAULIQUE.

CHAPITRE PREMIER.

HYDROSTATIQUE ET HYDRODYNAMIQUE RATIONNELLES.

§ I. - Rappel des principales notions d'Hydrostatique

1. Objet de l'Hydrostatique, de l'Hydrodynamique, de l'Hydraulique	1
2. Définition de la fluidité parfaite; division des fluides en deux classes	2
3. De la pression en un point doeun fluide en repos; égalité de la pression en tous sens	3
4. Équations générales de l'équilibre doeun fluide	6
5. Surfaces de niveau	10
6. Cas particulier des fluides pesants	12
7. Pressions totales supportées par les surfaces plongées dans un fluide	13
8. Cas particulier doeune surface plane plongée dans un liquide pesant homogène	15

§. II. - Hydrodynamique

9. De la pression dans un fluide en mouvement	18
10. Équations générales du mouvement doeun fluide, dans l'hypothèse doeune viscosité négligeable	19
11. Définition de la permanence du mouvement; théorème relatif au mouvement permanent doeun fluide	23
12. Application du théorème précédent au cas doeun fluide pesant et homogène; théorème de Daniel Bernoulli	25
13. Autre démonstration du théorème établi au n° 11	26
14. Introduction des forces produites par la viscosité dans les équations générales du mouvement des fluides	29
15. Généralisation du théorème de Daniel Bernoulli	35
16. Variation de la pression dans un fluide parfait en mouvement permanent, pour des points successifs dont le lieu coupe normalement les trajectoires	38
17. APPLICATIONS. I° Section transversale doeun courant curviligne	39
18. 2° Règles pour calculer la pression doeun fluide en mouvement dans certains cas particuliers	41
19. Extension des théorèmes d?Hydrostatique et d?Hydrodynamique à des cas d?équilibre ou de mouvement relatif	44
20. Exemples d?équilibre relatif et de mouvement relatif	45

CHAPITRE DEUXIÈME.

ÉCOULEMENT PERMANENT D?UN LIQUIDE PESANT ET HOMOGÈNE PAR UN ORIFICE PERCÉ DANS UN RÉSERVOIR.

§ I. - Cas où les effets de la viscosité peuvent être négligés

21. Généralités; premières indications de l'expérience sur les écoulements doeun liquide par un orifice en mince paroi	49
22. Vitesse de l'écoulement	53
23. Calcul théorique de la dépense, en supposant connue la section contractée	56
24. Calcul pratique de la dépense par un orifice en mince paroi	61
25. Écoulement par ajutage rentrant	65
26. Écoulement par des orifices parfaitement évasés en dedans	68
27. Écoulement par des orifices imparfaitement évasés	68
28. Écoulement par un orifice évasé intérieurement, suivi doeun canal découvert de même section	70
29. Vannes inclinées	72
30. Écoulement par un déversoir	73

Déversoirs incomplets

31. Conclusion de ce paragraphe; table des coefficients de dépense

§ II. - Cas où il est nécessaire d'avoir égard aux forces produites par la viscosité

32. Effet d'un élargissement brusque de section dans un conduit fermé	81
33. Vérification expérimentale des résultats précédents; piézomètre différentiel	87
34. Perte de charge subie par une veine liquide à son entrée dans un réservoir découvert	88
35. Écoulement doeun liquide par un tuyau court, présentant une série d?élargissements brusques	89
36. Écoulement par un orifice percé entre deux réservoirs	92
37. Des ajutages cylindriques	94
38. Des ajutages coniques divergents	101

§ III. - Applications diverses

105

39. Barrage à poutrelles	105
40. Bateau vanne	106
41. Premier système de vannes Chaubart	108
42. Modification du premier système de vannes Chaubart; théorème sur l'existence doeun centre d?action	115
43. Second système de vannes Chaubart	118

CHAPITRE TROISIÈME.

ÉCOULEMENT PERMANENT DE L'EAU DANS LES TUYAUX DE CONDUITE.

§ I. - Étude théorique du mouvement rectiligne et uniforme doeun liquide pesant et homogène, dans un tuyau cylindrique à section circulaire

123

44. Évaluation des forces produites par la viscosité du liquide	123
45. Loi de la distribution des vitesses dans la section transversale du tuyau	127
46. Vitesse moyenne	130
47. Détermination expérimentale de la fonction f (W), de l'exposant m et du coefficient de viscosité ; remarques diverses	132

§ II. - Formules pratiques relatives au mouvement permanent et uniforme de l'eau dans les conduites cylindriques simples à débit constant

136

48. Observations générales	136
49. Expression du frottement contre la paroi, par unité de surface.	137
50. Relations entre les quatre quantités D, J, U, Q	141
51. PROBLÈME. Connaissant le diamètre doeune conduite, ainsi que la charge par mètre courant, déterminer la vitesse et la dépense	142
52. PROBLÈME. Connaissant la charge par mètre courant et la dépense doeune conduite, calculer son diamètre et la vitesse moyenne	149
53. Cas doeune conduite cylindrique simple faisant communiquer deux réservoirs ou débouchant dans l'atmosphère	155
54. Calcul de la pression en un point quelconque doeune conduite cylindrique simple; exception dans l'application des formules.	160
55. Détermination expérimentale des coefficients numériques de la fonction F (U)	163

§ III. - Du mouvement permanent de l'eau dans les conduites simples à diamètre ou à débit variables doeune section à l'autre.

165

56. Cas où les variations de diamètre et de débit ne sont pas continues	165
57. Cas où les diamètres et les débits varient par degrés insensibles. Relation différentielle entre la charge et la vitesse moyenne.	171
58. Des conduites simples à diamètre variable et à débit constant.	174

Cas particulier: le diamètre varie uniformément avec la longueur

177

59. Conduite à diamètre constant, débitant uniformément de l'eau sur sa route

179

§ IV. - Des conduites complexes ou à plusieurs branches

182

60. Des variations de niveau piézométrique aux environs doeun point d?embranchement	182
61. Solution succincte de deux problèmes généraux que peuvent présenter les conduites complexes	183
62. Introduction, dans le second problème, de la condition du minimum de dépense en argent	185
63. Conduite complexe faisant communiquer deux bassins	190
64. Cas de trois conduites aboutissant à un même point et faisant communiquer trois bassins de niveaux différents	196
65. Des conduites alimentées à leurs deux extrémités	203
66. Recherche du minimum de dépense en argent dans un cas particulier	206

Exemple numérique	211
Correction des équations de minimum	213
Correction des diamètres en raison des pertes de charge secondaires	215

CHAPITRE QUATRIÈME.

DU MOUVEMENT PERMANENT DE L'EAU DANS LES CANAUX DÉCOUVERTS.

§ I. - Variations de la vitesse aux différents points de la section transversale doeun courant rectiligne et uniforme

221

67. Généralités; faits d?expérience	221
68. Recherche théorique de la loi des vitesses dans une section, laligne de fond étant supposée horizontale et de largeur indéfinie	226
69. Cas doeune section demi-circulaire	230
70. Cas doeune section de forme quelconque	232

§ II. - Formules pratiques pour le mouvement uniforme de l'eau dans les canaux découverts

238

71. Expression du frottement de la paroi en fonction de la vitesse moyenne	238
72. Relation entre la pente, la vitesse moyenne et les dimensions de la section	242
73. Observation sur l'emploi des formules (1) et (2) ou (2) bis, dans le cas de lits très-accidentés	243
74. Problèmes divers qui se résolvent par la formule du mouvement uniforme	246

§ III. - Du mouvement permanent varié, par filets parallèles, de l'eau dans les canaux découverts

251

75. Cas où le mouvement uniforme est impossible	251
76. Formule fondamentale du mouvement permanent varié, par filets parallèles, dans les canaux découverts	251
77. PROBLÈME. Connaissant la dépense Q doeun cours d?eau en mouvement permanent varié par filets parallèles, et pouvant lever autant de profils en travers qu?on le voudra, on demande de calculer la pente superficielle totale entre deux sections données	254
78. PROBLÈME. Étant donnés les mêmes profils en travers et le nivellement en long du cours d?eau, calculer le débit par seconde	255
79. PROBLÈME. Connaissant complétement une portion du lit doeun cours d?eau en mouvement permanent varié par filets parallèles, c?est-à-dire ses dimensions et sa situation relativement à un plan horizontal de nivellement, connaissant la dépense Q par seconde, et enfin le niveau de l'eau dans loeune des sections extrêmes, trouver ce même niveau dans une autre section quelconque	255
80. Transformation de l'équation du mouvement permanent varié par filets parallèles en une équation différentielle à deux variables; discussion de l'équation transformée	256
81. Cas particulier doeun lit prismatique à pente constante, ayant une très-grande largeur	263

Discussion de la courbe affectée par la surface du courant	272
Construction de la Table IV donnant les valeurs de (x)	283

82. Cas doeun lit à pente constante, avec section rectangulaire de largeur limitée	288
83. Cas doeun lit prismatique à pente et à section constantes, la forme de la section étant d?ailleurs quelconque	293

(a) Recherche des cotes du profil en long par rapport à un plan horizontal	296
(b) Équation de la courbe du courant	297
(c) Distinction de deux cas principaux dans la discussion de la courbe	298
(d) Discussion du premier cas: h'<H ou ; pente modérée	299
(e) Discussion du second cas: h'> H ou ; pente un peu forte	306
(f) Dénomination des diverses branches; observation sur la réalisation doeune branche unique dans les profils de cours d?eau en mouvement permanent varié par filets parallèles	307

§ IV. - Du ressaut à la superficie des cours d?eau

310

84. Expériences de Bidone et autres observateurs	310
85. Relation entre les profondeurs immédiatement avant et après le ressaut	313
86. Perte de charge éprouvée par le liquide dans le ressaut	325
87. Du ressaut d?abaissement	327
88. Usage des formules du ressaut et du mouvement permanent varié par filets parallèles pour déterminer le profil en long doeun courant permanent	329
89. Profil doeun courant rectangulaire de grande largeur, alimenté par un vannage et se versant dans un réservoir inférieur	334
Note additionnelle aux §§ III et IV	350

§ V. - Effet des changements brusques de section dans le lit des rivières ou canaux

351

90. Notions générales	351
91. Barrages noyés	354
92. Gonflement produit par le passage doeune rivière sous un pont	362

CHAPITRE CINQUIÈME.

DU MOUVEMENT DES GAZ.

§ I. - Écoulement doeun gaz par un orifice ou dans un tuyau

365

93. Modification du théorème de Bernoulli pour un gaz pesant à température constante	365
94. Écoulement permanent doeun gaz par un orifice percé dans un réservoir	368
95. Calcul de la dépense par un orifice en mince paroi	372
96. Effet doeun ajutage cylindrique ou légèrement conique	374
97. Mouvement permanent doeun gaz dans une conduite cylindrique	374

Données expérimentales au sujet du frottement de la paroi

380

98. Exemple de calculs numériques sur une conduite de gaz	381
99. Des changements brusques de section dans les conduites de gaz	384

§ II. - Du travail produit par la compression ou la détente des gaz

385

100. Travail exercé par une masse gazeuse sur son enveloppe	385
101. Calcul du travail nécessaire pour faire passer un gaz doeun réservoir dans un autre où la pression est différente	389
102. Des réservoirs d?air en communication avec les conduites d?eau	394
103. Réservoir d?air en communication avec une pompe foulante	402
104. Des cloches à plongeur et des bateaux à air	403

CHAPITRE SIXIÈME.

DE LA PRESSION RÉCIPROQUE DES FLUIDES ET DES SOLIDES PENDANT LEUR MOUVEMENT RELATIF; MESURE DE LA VITESSE DES COURANTS.

§ I. - Action exercée sur un solide par un fluide en mouvement

407

105. Généralités	407
106. Choc doeune veine liquide contre un plan	408
107. Pression doeun liquide, en mouvement permanent dans une conduite cylindrique, contre divers obstacles	413
108. Remarques générales sur la pression doeun liquide indéfini contre divers obstacles, dans le mouvement relatif de translation uniforme	420
109. Expériences de Dubuat sur des prismes entièrement plongés dans un courant d?eau	425
110. Résultats relatifs aux corps prismatiques flottants, garnis de proues et de poupes	427
111. Action supportée par un corps, de la part doeun milieu gazeux	428
112. Calcul théorique de la pression totale supportée par une surface placée dans un courant liquide ou gazeux, le mouvement relatif étant supposé quelconque	429

§ II. - Moyens employés pour observer les vitesses des fluides. - Jaugeage des courants

432

113. Du tube de Pitot	432
114. Tube de Pitot perfectionné par MM, Darcy et Baumgarten	435
115. Pendule hydrométrique; tachomètre de Brunings	436
116. Moulinet de Woltmann; anémomètre de Combes	438
117. Mesure de la vitesse à la surface du courant	443
118. Flotteurs donnant directement la vitesse moyenne doeun courant sur une même verticale	444
119. Jaugeage des cours d?eau	447

CHAPITRE SEPTIÈME.

DES MOTEURS HYDRAULIQUES ET DE QUELQUES MACHINES A ÉLEVER L'EAU.

§ I. - Généralités sur les moteurs hydrauliques

449

120. Rappel de quelques définitions; théorème de la transmission du travail dans les macspannes	449
121. Considérations analogues appliquées à une chute d?eau	451
122. Remarques générales sur les moyens d?assurer un bon rendement à une chute d?eau faisant marcher un moteur hydraulique	454
123. Nouveau théorème général de M. Gérardin	455

§ II. - Roues hydrauliques à axe horizontal

457

124. Roues en dessous à palettes planes, emboîtées dans un coursier.	457
125. Roues à la Poncelet	473
126. Roues à aubes, dans un courant à grande section	478
127. Des roues emboîtées dans un coursier circulaire, dites roues de côté	479

(a) Détermination de la vitesse de la roue, de sa largeur, de son immersion à l'aplomb de l'arbre	480
(b) Mode d?introduction de l'eau	481
(c) Situation du coursier relativement aux biefs d?amont et d?aval	485
(d) Calcul de l'effet dynamique doeune chute d?eau qui met en mouvement une roue de côté	486
(e) Données pratiques diverses	490

128. Exemple de calculs sur une roue de côté rapide	491
129. Roues à augets ou roues en dessus	492

(a) Introduction de l'eau dans la roue	492
(b) Forme de la surface de l'eau dans les augets; vitesse de la roue	494
(c) Largeur de la roue; profondeur des augets dans le sens du rayon	497
(d) Tracé géométrique des augets	499
(e) Calcul de l'effet dynamique doeune chute qui fait marcher une roue à augets	501
(f) Données diverses	504

§ III. - Des roues hydrauliques à axe vertical

504

130. Anciennes roues à cuiller ou à cuve	504
131. Des turbines	506
132. Turbine Fourneyron	507
133. Turbine Fontaine	509
134. Turbine K?cklin	511
133. Théorie des trois turbines précédentes	513
136. Remarques sur les angles et sur les dimensions b, b', r, r', h, h'	526
137. Exemple des calculs à faire pour l'établissement doeune turbine	529
138. Des moyens de régler la dépense d?eau dans les turbines	535
139. Turbine hydropneumatique Girard et Callon	538
140. Données pratiques diverses au sujet des turbines	539
141. Roues à réaction	541

§ IV. - De quelques macspannes à élever l'eau

544

142. Des pompes

544

(a) Effort nécessaire pour faire mouvoir le piston	544
(b) Travail à transmettre au piston	550
(c) Vitesse moyenne du piston; produit des pompes	552

143. Roues à tympan	552
144. Turbines élévatoires; pompe centrifuge	556

RECUEIL DE TABLES NUMÉRIQUES pour faciliter divers calculs d?Hydraulique	567
PLANCHE.
FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES DU TOME SECOND.

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Caractéristiques techniques

	PAPIER
Éditeur(s)	Hachette
Auteur(s)	Jacques-Antoine-Charles Bresse
Collection	Sciences
Parution	01/01/2020
Nb. de pages	642
Format	15.6 x 23.4
Couverture	Broché
Poids	868g
EAN13	9782329367248