Nous réaliserons l'ensemble de l'étude avec la bibliothèque SIGNAL et nous en profiterons pour découvrir comment créer et paramètrer des SUPERCOMPOSANTS.
Hypothèses
Au cours du fonctionnement, les niveaux dans les réservoirs évoluent et donc les conditions d'écoulement dans la pompe aussi. Cependant, ces modifications étant lentes, hormis pour les réservoirs, on considérera l'évolution comme une succession de régimes stationnaires, y compris au démarrage de la pompe. Vous trouverez à ce lien un document présentant les équations à employer pour caractérister le réservoir.On fera l'hypothèse que les vitesses à la surface des réservoirs sont négligeables.
Données
Les deux réservoirs seront considérés cylindriques de section S=28,27m²(cuves de diamètre 6m). Au début de la simulation la hauteur d'eau dans le réservoir amont à la pompe sera pris égal à h=4m, la hauteur d'eau dans le réservoir aval à la pompe sera aussi pris égal à h=4m.A la surface libre des deux réservoirs règne la pression atmosphérique.
Le fichier de donnée caractéristique de la pompe pompeM3s.data est fourni. Il comprend un ensemble de points caractéristiques du fonctionnement de la pompe d'augmentation de pression (Pa) entre l'entrée et la sortie de la pompe en fonction de son débit (m³/s). Nous allons utiliser une fonction permettant d'interpoler les valeurs entre ces points.
Le fichier de donnée caractéristique des pertes de charge PerteDeCharge.data est fourni. Il comprend un ensemble de points caractéristiques du débit dans le circuit (m³/s) en fonction des pertes de charge (Pa) dans l'ensemble de l'installation. Comme pour la pompe nous allons utiliser une fonction permettant d'interpoler les valeurs entre ces points.
Travail à réaliser
Modélisation du réservoir
Dans cette première partie vous allez réaliser la représentation d'un réservoir.
Votre circuit devra avoir ces caractéristiques:
- le débit d'eau entrant dans le réservoir sera une donnée d'entrée,
- la pression en bas du réservoir sera une donnée calculée transférée à un signal sortant du circuit,
- la hauteur d'eau initiale dans le réservoir sera un paramètre défini au sein d'une fonction de source à signal constant CONS00
,
- la hauteur d'eau dans le réservoir doit être une donnée calculée interne au circuit,
- le volume total de liquide doit être une donnée calculée interne au circuit.
, slope=-0,01). Vous devriez trouver qu'au bout de 100s de fonctionnement le niveau la hauteur dans le réservoir devrait avoir décru jusqu'à 2,23m.
Créer un supercomposant avec les caractéristiques spécifiées. Renommez ce composant, renommez ses ports, renommez les paramètres et variables qui doivent apparaître et les déclarer.
Vous trouverez ici les liens vers des animations détaillant les opérations principales relatives aux supercomposants:
- Comment créer un supercomposant
- Comment éditer un supercomposant
- Comment sortir du mode d'édition d'un supercomposant
- Comment renommer un supercomposant
- Comment nommer les ports d'un supercomposant
- Comment rendre visible dans l'espace de travail des paramètres et des variables internes à un supercomposant (si la fenêtre permettant de faire cette opération n'est pas visible pour pouvez visualiser cette animation pour voir comment la récupérer).
Modélisation de la pompe
Nous allons maintenant nous intéresser à la représentation de la pompe. Pour cela ll vous est fourni un fichier caractéristique pompeM3s.data consignant 21 points de fonctionnement définissant le gain de pression (Pa) en fonction du débit (m³/s). A cette fin vous utiliserez le composant SIGFXA01
(accessible dans le sous-menu Tables, Functions) permettant d'interpoler un fichier de points. Pour le paramètrage du composant, vous choisirez les options suivantes:- interpolation type: cubic
- boundary conditions: natural (y"=0)
- cubic data out of range: linear
- out of range input action: warning
Réalisez un circuit vous permettant de calculer et tracer la courbe d'augmentation de pression entre l'entrée et la sortie de la pompe en fonction du débit circulant dans celle-ci. Sauvegardez le tracé sous forme d'image.
En contrôlant un point ou deux sur votre courbe, vérifier que l'apport de pression de la pompe et le débit correspondent aux valeurs se trouvant dans le fichier pompeM3s.data.
Réaliser le supercomposant représentant la pompe et ayant ces caractéristiques:
- le débit d'eau dans la pompe sera une donnée d'entrée (Qvs) et sera dupliquée en donnée de sortie (Qve),
- le gain de pression sera une variable interne calculée à partir de la fonction d'interpolation,
- la pression d'entrée sera une donnée d'entrée,
- la pression de sortie sera une donnée de sortie calculée à partir de la pression d'entrée et du gain de pression.
Couplage pompe circuit
Nous allons maintenant créer le circuit complet correspondant au schéma ci-dessous.
Créez dans un nouveau fichier le circuit complet constitué des différents supercomposants réalisés connectés dans cet ordre: réservoir d'aspiration -> pompe -> perte de charge -> réservoir de refoulement. Pour le composant représentant les pertes de charges, télécharger l'archive disponible à ce lien, ouvrez le fichier AMESim disponible dans celle-ci et copier le composant. N'oubliez pas qu'il vous faudra le fichier caractéristique PerteDeCharge.data pour que le composant puisse réaliser des calculs.
Vérifiez et modifiez éventuellement les signes des signaux entre composants de manière à respecter la physique Déterminez le temps nécessaire pour transvaser 100m³ dans cette configuration. Vous devriez normalement trouver un temps de 177,1 s.
Ajout d'une pompe supplémentaire
Réalisez un nouveau circuit qui aura pour seule différence d'avoir deux pompes de nature identique en série. Déterminez le temps nécessaire pour transvaser 100m³ dans cette configuration (Réponse: 110,7s).Réalisez un nouveau circuit qui aura pour seule différence d'avoir deux pompes de nature identique en parallèle. Déterminez le temps nécessaire pour transvaser 100m³ dans cette configuration (Réponse: 124,6s).
Fin de l'activité.