Hydrodynamique

“ La théorie générale de ces mouvemens constitue les principes de Y Hydrostatique, ou propriétés des liquides et des fluides en repos, et ceux de Y Hydrodynamique, ou théorie des fluides en mouvement. L'application pratique de cette théorie, aux machines hydrauliques et à air, est d'une très-grande importance; elle intéresse autant le philosophe qu'elle est nécessaire au mécanicien. L'Hydrodynamique s'occupe aussi de l'emploi de l'eau et du vent dans leurs applications au dessèchement des terres et des mines, comme aussi aux manœuvres de la marine et à la construction de la machine à vapeur. ”

“ HYDRODYNAMIQUE, s. f. (Ordr. encycl. Entendement. Raison. Philosophie ou Science. Science de la nature. Mathématique. Mathématiques mixtes. Méchaniques. Hydrodynamique.) est proprement la dynamique des fluides, c’est-à-dire, la science qui enseigne les loix de leur mouvement. Ainsi, on voit que l’Hydrodynamique ne differe point, quant à l’objet, de la science qu’on appelloit autrefois & qu’on appelle encore très-souvent Hydraulique. Voyez Hydraulique. ”

“ Au contraire, la viscosité joue, dans les liquides en mouvement, un rôle qui n'est plus négligeable; et, bien qu'en principe l'équilibre dynamique ne diffère pas de l'équilibre statique, les équations de l'hydrodynamique doivent admettre certaines forces dont les expressions sont ou très-compliquées, ou complètement inconnues, et dont les équations de l'hydrostatique se trouvaient naturellement affranchies. ”

“ L'étude des liquides en mouvement qui constitue l'hydrodynamique est moins simple que celle de l'hydrostatique, parce que les effets produits sont modifiés par la viscosité du liquide et par le frottement des parois, éléments qu'on peut cependant quelquefois négliger dans la pratique. ”

“ En résumé, on n'a pas tiré grand parti jusqu'à présent des équations aux dérivées partielles de l'hydrodynamique. On s'est borné à l'étude de quelques cas particuliers. On a réduit la généralité des équations par des restrictions plus ou moins arbitraires. Le plus remarquable et le plus utile des cas particuliers qu'on étudie est celui où l'on suppose le régime permanent. ”

“ A toutes les époques et chez tous les peuples il a été appliqué avec plus ou moins d'intelligence. Dans cette matière, comme en beaucoup d'autres, l'art a devancé la science. Nous venons de voir combien l'hydrodynamique est encore imparfaite' et quelles difficultés physiques et analytiques contribuent à en retarder les progrès. ”

“ M. Yarz, de Toulouse, expose une pompe qu'il appelle hydrodynamique, dont le principe est intéressant et dont une application en grand a été faite lors des fondations du pont de Londres ; cette machine n'est autre qu'une pompe de Vera modifiée. Imaginez une courroie sans fin en gutta-percha, découpée à jour par des trous en forme de trèfles, et passant sur un cylindre horizontal qu'on a placé directement au-dessus du puits, à un mètre du sol ou davantage , suivant la hauteur à laquelle on veut élever l'eau. ”

“ Hydrodynamique. — Sur le calcul de plus en plus approché des vitesses bien continues de régime uniforme par des polynomes, dans un tube prismatique à section carrée ; par M. J. Boussinesq 1748 — Sur la vitesse moyenne ou de débit et la vitesse maximum ou axiale, dans un tube prismatique, à section régulière d’un nombre quelconque m de côtés ; par M. J. Boussinesq 1846 — Sur la résistance hydrodynamique dans le mouvement non uniforme ; par M. Victor Valcovici 683 Hydrologie. — Utilité des nappes phréatiques, pour les villes bâties sur les terrasses alluviennes des vallées ”

“ Lorsque les mouvemens du fluide sont très-petits, on peut négliger les termes affectés des puissances, et produits de puissances des vitesses Dans ce cas les équations (3) deviennent
desquelles nous tirerons
C’est de cette dernière que les divers auteurs qui ont écrit sur l’hydrodynamique ont cru pouvoir conclure immédiatement que ou devait être une variation exacte ; conclusion dont nous avons déjà relevé l’inexactitude dans le n.o 6. Nous allons encore le faire ici d’une autre manière. ”

“ L'hydrodynamique est la science du mouvement des fluides, &Jforf'ot>jef est'de déterminer quelles loix suivent les eaux , dans leur écoulement r par le trou d'un vase y dans leur choc perpendiculaire ou oblique contre les- surfaces des solides ”

“ L’architecture hydraulique traite encore de tout ce qui sert à retenir la force de l’eau, pour empêcher qu’elle ne cause du dégât : de tout ce qui peut favoriser son cours naturel, comme lorsqu’on travaille à rendre les rivières navigables ”

“ Le tout peut former un système de tuyaux, liant divers réservoirs l'un à l'autre ; et il suit de ce qui précède, que toutes les fois que l'eau atteint un état d'équilibre dans ces réservoirs, sa surface dans tous sera dans le même plan horizontal, ou bien au même niveau. Le fluide sera en mouvement jusqu'à ce que cela ait lieu. Tant qu'il se meut ainsi, on dit qu'il cherche son niveau. ”

“ Je me mis donc à considérer que si l'eau était parfaitement fluide et coulait dans un lit de la part duquel elle n'éprouvât aucune résistance, elle accélèrerait son mouvement à la manière des corps qui glissent sur un plan incliné ; puisqu'il n'en est pas ainsi, il existe quelque obstacle qui empêche la force accélératrice de lui imprimer de nouveaux degrés de vitesse. Or, en quoi peut consister cet obstacle sinon dans le frottement que l'eau essuie de la part des parois du lit, et dans la viscosité du fluide? ”

“ On appelle Dynamique, comme nous l’avons dit à ce mot, la partie de la méchanique qui enseigne à déterminer les mouvemens d’un système de corps qui agissent de quelque maniere que ce soit, les uns sur les autres. Or, tout fluide est un composé de particules faciles à se mouvoir, & qui sont liées entre elles de maniere qu’elles alterent & changent réciproquement leurs mouvemens. Ainsi l’hydraulique & l’hydrostatique, est la vraie dynamique des fluides. ”

“ À part l’application directe de la force hydraulique comme principe moteur des diverses pièces de mécanisme employées dans toutes les industries, il ne faut pas oublier que la transmission de l’énergie électrique à de longues distances rend les pouvoirs d’eau de plus en plus recherchés pour la production de cette puissance destinée à changer l’aspect du globe. ”

“ Or, il n’est ni pompe ni machine qui puisse lancer ou faire jaillir l’eau plus fort que ne le fait l’air. L’air se prête à tous les mouvements de l’eau qui, par le mélange et la pression de ce fluide, se soulève, lutte en cent façons contre sa propre nature, et monte, toute créée qu’elle est pour descendre. Par exemple : un navire qui s’enfonce à mesure qu’on le charge ne fait-il pas voir que ce n’est point l’eau qui l’empêche d’être submergé, mais l’air ? ”

“ « Je délie par l’électricité. » La force hydraulique, soit qu’elle se transforme en fluide électrique, soit qu’on obtienne par elle des températures extraordinairement hautes et maniables, produit des résultats industriels véritablement imprévus. La chaleur du foyer de houille ne se règle pas ; tandis que la force du courant électrique, étant à la fois instantanée et continue, agit, cesse ou dure au gré d’un bouton que l’on pousse. En outre, il ne peut être question de produire avec la houille les températures que l’on obtient avec l’énergie hydraulique. ”

“ L'écoulement de l'eau dans les tuyaux et dans les canaux constitue l'un des problèmes les plus importants de l'art de l'ingénieur. Au point de vue de la science pure, le phénomène du mouvement permanent des liquides coulant dans un lit de forme donnée est la démonstration physique la plus simple et la plus concluante de l'existence des forces dues à la viscosité des liquides, dont nous avions pu faire abstraction jusqu'ici. ”

“ PRESSION DE L'EAU. — Les molécules de l'eau, comme celles des substances solides, obéissent aux lois de la pesanteur qui les sollicite vers le centre de la terre. De là résulte, que les diverses couches qui composent une masse d'eau ou une masse solide, éprouvent des pressions de haut en bas. Et si l'on imagine qu'un corps solide ou liquide soit divisé horizontalement en tranches infiniment minces, toutes ces tranches seront sollicitées simultanément à se rapprocher de la surface de la terre. ”

“ En résumé on voit que tous les problèmes relatifs au mouvement ordinaire de l'eau, problèmes qu'on résout aujourd'hui à l'aide de certaines formules d'hydraulique, peuvent aussi se résoudre quand il s'agit du mouvement de l'eau à travers les terrains perméables. Il y a plus même, c'est que dans le mouvement ordinaire on ne parvient à la solution de la plupart de ces problèmes qu'en introduisant dans le calcul la vitesse moyenne au lieu de la vitesse de chacun des filets, c'est-àdire en négligeant les phénomènes de l'adhérence des filets entre eux. ”

“ Dans ce mouvement de l'eau , que l'on nomme le flux et le reflux, l'irrégularité et les aspérités de la surface du globe, la profondeur des bassins qui reçoivent l'eau, dont les plus creux peuvent en retenir une plus grande quantité dans une position plus inclinée, influent sur la marche de ce fluide, l'activent ou la retardent, et par conséquent font arriver cette eau plutôt à un endroit qu'à un autre ; la forme et la place de ces obstacles rendent aussi quelquefois l'arrivée plus difficile que le retour. ”

“ En matière d'hydraulique l'homme moderne a jusqu'ici consacré exclusivement tous ses efforts aux travaux de captage : dérivation des sources et des rivières, recherches: à l'aide de galeries de drainage, de puits ordinaires, de puits artésiens, des eaux enfouies spontanément dans le sol. Il serait vraiment temps, notamment en régions arides, qu'il élargisse, son programme et aborde enfin l'étude des moyens les plus propres à accroître l'alimentation des nappes d'eau souterraines. ”

“ Je suis certain que vous croyez aspirer l'eau, et la forcer ainsi à s'élever par la force de vos bras : ce qui n'est rien moins qu'une orgueilleuse illusion ; car, pour peu que le tuyau eût quelque longueur, vous n'imaginez pas le poids que vous seriez censé soulever. Non, vous aspirez tout simplement l'air qui peut se trouver entre le piston et le niveau normal de l'eau, et, comme vous opérez ainsi le ville dans le haut du tuyau, aussitôt la pression de l'air qui agit sur l'eau du puits en refoule une certaine quantité dans le tuyau, et la pompe fonctionne. ”

“ L'utilisation de la puissance motrice des eaux en mouvement est pratiquée depuis des siècles, et les roues hydrauliques à axe horizontal ou à axe vertical sont arrivées peu à peu à l'état de perfection que nous connaissons aujourd'hui. Ce ne sont point ces appareils, dans lesquels l'eau est reçue et agit à l'air libre, que nous nous proposons d'étudier ici; nous avons à considérer ceux qui reçoivent et transforment la pression de l'eau contenue dans des tuyaux et réservoirs fermés et qui l'utilisent comme un piston, mobile dans un cylindre, utilisé la tension de la vapeur. ”

“ La puissance hydraulique du Rhône Nous emploierons tantôt le mot « puissance, « tantôt le mot « énergie. » Ils ne sont pas synonymes ; la puissance est, peut-on dire, « de l’énergie par seconde. » Dans certains cas, les deux termes peuvent être employés indifféremment. . — Non seulement, dans l’état actuel de la science de l’ingénieur, l’aménagement d’un fleuve pour le captage de la puissance hydraulique ne nuit pas à son aménagement pour la navigation, mais encore il est souvent possible d’exécuter des travaux qui servent à la fois aux deux fins. ”

“ En résumé, le mouvement d'un fluide dans un canal donne lieu à deux résistances ; l'adhérence du fluide aux parois du canal ; la cohésion des molécules entre elles. Ces deux résistances ont pour propriétés communes d'être proportionnelles aux surfaces en contact; d'être indépendantes de la pression, de croître pour l'adhérence avec la vitesse absolue, pour la cohésion avec le rapport entre la vitesse relative des couches et leur épaisseur. ”

“ Bien que l'étude de ces questions relève plutôt de l'hydrologie que de l'hydraulique, elles touchent à l'amélioration du régime des sources et, par ce motif, il nous paraît utile de présenter à leur sujet quelques considérations.
Dans quelle mesure l'homme peut-il agir sur ces deux facteurs de la formation des nappes, la pluie et l'absorption des eaux météoriques ? ”

“ Nous avons vu que ces derniers ont le pouvoir d'étendre certaines parties de leurs corps de manière à ce que la quantité d'eau qu'ils deplacent, excède les poids de la quantité du fluide déplacé, ou soit moindre, suivant qu'ils veulent s'élever à la surface ou plonger plus profondément. Quelques-uns semblent avoir le pouvoir de porter cette expansion encore plus loin, et de passer de l'eau dans l'air, en déplaçant une quantité d'air qui pèse moins ou presqu'autant que leur corps ”

“ Cette propriété d'un fluide de rechercher son niveau, est celle à raison de laquelle l'eau se répand avec une étonnante facilité dans les rues de nos cités populeuses, surmontant les divers obstacles que les variations du terrain présentent à son mouvement; s'élevant dans les étages supérieurs des maisons, et remplissant, à des intervalles fixes, un réservoir qui fournit à tous les besoins de santé et de salubrité de ses habitans. ”

“ Si l’eau y va toujours, du moins, quels que soient les progrès de la science mécanique, il faut que cette eau en ressorte immédiatement, sans quoi il n’y aurait plus ni mouvement ni produit ; les forces motrices qu’elle fournit aux autres usines n’en sont nullement diminuées. ”