Ce travail de maîtrise a pour objectif le développement, la construction et la validation d'une sonde de pression cinq trous instationnaire avec capteurs embarqués. Celle-ci s'intègre dans le programme de recherche du laboratoire de machines hydraulique de l'université Laval et vient compléter les systèmes de mesures P.I.V. et L.D.V. que le laboratoire possède déjà. La première phase de ce travail a été l'établissement d'un cahier des charges ainsi qu'une revue bibliographique sur les sondes du même type déjà existantes. Puis les deux phases principales de ce travail ont été les phases de conception et de construction de la sonde. Plusieurs modifications de plans ont été nécessaires afin d'arriver à une sonde la plus petite possible tout en respectant les nombreuses contraintes du cahier des charges de l'étalonnage et de la construction. La majeure partie de la construction a été effectuée à l'atelier du département de génie mécanique de l'université, mais le montage des capteurs ainsi que l'usinage de la tête de la sonde ont dû être sous-traités à des entreprises extérieures. L'étalonnage de la sonde a été réalisé en deux parties. La première partie est l'étalonnage des capteurs. Il a été réalisé au moyen d'un réservoir d'air comprimé, ce qui nous a aussi permis de vérifier l'étanchéité de la sonde. La seconde partie est l'étalonnage de la sonde elle-même, qui, pour des raisons de disponibilité n'a pu être réalisé dans un canal hydraulique mais dans un jet d'air calibré. L'utilisation de l'air a posé deux principaux problèmes : l'impossibilité d'atteindre les mêmes vitesses que dans l'eau (en similitude de Reynolds) et les pressions dynamiques mesurées sont beaucoup plus faibles dans l'air que dans l'eau. Pour les faibles vitesses on arrive à la limite de sensibilité des capteurs. Une autre série de mesures a permis de mettre en évidence les limites d'utilisation de la sonde selon cet étalonnage, soit 31 m /s dans l'air, équivalent à 2 m /s dans l'eau et une plage de direction pour l'angle d'écoulement entre ± 25° pouvant aller jusqu'à ± 45° suivant les conditions. Afin de valider totalement la sonde il faut encore réaliser des essais de réponse en fréquences et réaliser un système permettant d'étalonner la sonde dans un canal hydraulique afin de vérifier son comportement (vibrations) ainsi que la réponse des capteurs à 10 '7S. / This work is presented in partial fulfillment of a Master Degree. Its objectives arc the development, construction and validation of a five-hole probe with embedded sensors to measure non stationary pressures. This new measuring instrument will be used for the research programme of the Laboratory of hydraulic machines of Laval University. It is additional to the P.I.V. and L.D.V measurement Systems already existing at the laboratory. The first phase of this work consisted of the establishment of specifications as well as a bibliographical review of existing probes of the same type. Then two important phases of this work were the design and construction of the probe. Several design modifications were necessary in order to produce the smallest possible probe while respecting the many constraints of the specifications calibration and construction. The major portion of the actual construction was carried out at the workshop of the Mechanical Engineering Department of the University, but the assembly of the sensors as well as the machining of the probe head were sub-contracted to external firms. The calibration of the probe was carried out in two parts. The first part was the calibration of the sensors. This was done by means of a compressed air tank which allowed us to verify also if the probe is waterproof. The second part was the calibration of the probe it self, which, for reasons of availability, could not be produced in a hydraulic channel but in a gauged air jet. The use of air brought two principal problems: the impossibility of reaching the high speeds encountered in water (following similarity of Reynolds number) and a much weaker measured dynamic pressures in air than in water. For low speeds, one reaches the limit of sensitivity of the sensors. Another series of measurements made it possible to highlight the operational limits of the probe according to the calibrated zone, that is to say 31 m/s in the air corresponding to 2 m/s in water and the direction of the flow angle between ± 25°, and ± 45° for certain conditions. In order to completely validate the probe, it is still necessary to carry out tests for the frequency response and to build a hydraulic channel to check the probe's behavior regarding vibrations as well as to calibrate the response of the sensors up to 10 m/s.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/19373 |
| Date | 12 April 2018 |
| Creators | Morachioli, Laurent |
| Contributors | Deschênes, Claire. |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | mémoire de maîtrise, COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | ix, 183 f., application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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