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L'ingénierie a recours à l'hydraulique pour la génération, le contrôle et la transmission de puissance par l'utilisation de liquides sous pression. Les sujets d'étude de l'hydraulique couvrent des questions scientifiques et des problématiques d'ingénierie. L’ingénierie hydraulique s’intéresse aux concepts dedébit dans destuyaux, à la conception debarrages, à lamicrofluidique et auxpompes.
De manière générale, lefluide utilisé dans les systèmes hydrauliques (eau ouhuile) est incompressible. Unepression est appliquée au fluide par l'intermédiaire d'unpiston dans uncylindre, provoquant une pression équivalente sur un autre piston qui délivre l'énergie. Si lasurface du second piston est supérieure à celle du premier, alors laforce exercée par le second piston est supérieure à celle appliquée au premier piston. C'est le principe de lapresse hydraulique, qui a été découvert en1650 parBlaise Pascal et mis en application en1785 parJoseph Bramah.
Anciennement, l'hydraulique désignait la science qui enseigne à mesurer, à diriger et à élever les eaux. Ces notions se retrouvent dans des mots du grec antique: κλεψύδρα (« clepsydre »), ὕδρα (« hydre »), ὑδραγωγεῖον (« aqueduc »), ὑδροφόρος (« hydrophore, porteur d’eau »), ὑδροφοβία (« hydrophobie »). Les machines hydrauliques désignaient principalement lespompes employées à cet effet. L'hydraulique était alors du ressort dufontainier et de ses ouvriers spécialisés : lespompiers, spécialisés dans la fabrication et l'entretien des pompes, et lesplombiers, spécialisés dans le façonnage du plomb[5].
Il existe plusieurs types d'études hydrauliques. Ces études consistent à calculer les hauteurs d'eau et les vitesses d'écoulement dans une section mouillée. Toutes ces études utilisent des équations comme celle de Manning-Strickler, Bernouilli, Colebrook ouBarré Saint Venant.
Il est possible de classifier les études hydrauliques en fonction de la complexité des modèles utilisés :
méthode classique simple sans modélisation (utilisation sans perte de charge complexe ou d'influence aval - souvent dans des sections régulières comme des conduites circulaires, rectangulaires, des fossés en V ou de forme trapézoïdale)
modélisation 1D (utilisée dans les domaines des risques majeurs - inondation de vallées)
modélisation casier (utilisée dans les domaines des risques majeurs - inondation de plaines)
modélisation 1D/2D (utilisée dans les domaines des risques majeurs - inondation de vallées et de plaines et milieu urbain)
modélisation 3D (utilisée surtout dans les domaines de l'aérospatiale ou l'automobile)
Les outils de modélisation sont nombreux et bien souvent payants mais il existe des logiciels gratuits commeHEC-RAS ou EPANET. Les codes de calculs de ces outils sont aussi performants que les outils payants mais l'interface est moins bien travaillé.
Dans la législation française (code de l'urbanisme), les permis de construire ou les permis d'aménager sont instruits avec une demande d'étude hydraulique ou notice hydraulique permettant d'expliquer à l'administration la gestion des eaux pluviales du futur projet. Certains projets peuvent être en plus soumis au code de l'environnement en fonction de leur importance et de leur impact sur les milieux aquatiques. Les porteurs de projet doivent alors faire valider un dossier appelé dossier "loi sur l'eau" basé sur une étude hydraulique.
flexibles et conduites (en France, les conduites en plomb des années 1950 sont peu à peu remplacées par desconduites enpolyéthylène haute densité couramment appelé PEHD) ;
La compression d'ungaz dégage de lachaleur, qui est uneénergie perdue. Plus lapression est élevée, plus la chaleur dégagée est importante. Le rendement est donc plus faible.
Inversement, avec un liquide incompressible (huile, eau), la chaleur dégagée lors de la mise en pression n'est due qu'auxfrottements (déplacement du liquide) et augmente peu avec la pression. On obtient donc des rendements largement supérieurs à ceux obtenus avec des systèmes àair comprimé.
La perte d'énergie due à la circulation d'un fluide dépend : de la longueur du conduit, du diamètre du conduit, des obstacles au déplacement du fluide, de sa vitesse, de la masse volumique du fluide (eau : 1 000 g/l ; air non compressé : 1,3 g/l).
Mais autant les fuites d'air ont souvent des effets négligeables, ce n'est pas le cas des fuites d'huile (pollution, risque d'incendie, etc.) ou des fuites d'eau (oxydation des pièces voisines, etc.).
↑J.M. Morisot, Tableaux détaillés des prix de tous les ouvrages du bâtiment. Vocabulaire des arts et métiers en ce qui concerne les constructions (fontainerie), Carilian, 1814
Pierre Guével,Mécanique des fluides: dynamique des fluides parfaits, écoulements laminaires des fluides visqueux et éléments d'hydraulique industrielle, École Centrale de Nantes, 1971[lire en ligne]
Jacques Grinevald,L’Architecture hydraulique au xviiie siècle : un paradigme vitruvien (Contribution à une sociologie historique de la technologie). Itinéraires, notes et travaux,no 2, Genève, I.U.E.D.,, 29,7 cm, 70 p., ill. (Polycopié.)
Jean-Pierre Viollet,Histoire de l’énergie hydraulique : moulins, pompes, roues et turbines de l’Antiquité au xxe siècle. Paris, Presses de l’École des Ponts et Chaussées, 2005. 24 cm, 232 p., ill. Bibliogr. p. 221-227.
