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Dynamics of fluid-conveying pipes

Authors
Publisher
McGill University
Publication Date
Keywords
  • Engineering - Mechanical

Abstract

Cette thèse traite de la dynamique linéaire et non linéaire de tuyaux parcourus par un fluide. Composée de quatre articles scientifiques ayant fait l'objet d'un examen critique, trois publiés dans des revues techniques et un soumis pour publication, l'objectif étant d'étudier certains aspects du comportement dynamique des conduits extensibles et inextensibles transportant du fluide, de manière théorique et expérimentale.En particulier, (i) la dynamique tridimensionnelle non linéaire d'un tuyau de transport de fluide, contraint par un réseau de quatre ressorts attachés entre les deux bouts est examinée d'un point de vue théorique ainsi qu'expérimental; (ii) le comportement dynamique tridimensionnel d'un tuyau aux extrémités encastrées-libres avec une masse additionnelle au bout libre et un support flexible (ressort) supplémentaire, est également étudié; (iii) la dynamique non linéaire plane d'un tuyau extensible encastre-libre transportant du fluide est étudiée théoriquement par deux méthodes numériques différentes; (iv) le calcul du déphasage sur la longueur du conduit de mesure d'un débitmètre à effet Coriolis (et donc, du débit massique) est mis au point analytiquement au moyen d'une technique de perturbation et est confirmé numériquement. Lors des analyses théoriques, la méthode de Galerkin et les équations de Lagrange pour les systèmes contenant des volumes vides sont utilisés pour obtenir un ensemble d'équations différentielles ordinaires non-linéaires du second ordre. Ces équations sont résolues grâce à un schéma de différences finies de Houbolt, la technique de continuation à pseudo-longueur d'arc, et l'intégration temporelle directe par l'intermédiaire d'une technique de Rosenbrock modifiée. La méthode des délais multiples (dite "multiple scale method"), une technique analytique approximative, est également utilisée pour prédire le déphasage le long du tuyau de mesure d'un débitmètre à effet Coriolis.Une série d'expériences ont été réalisées à l'aide de tuyaux en silicone transportant de l'eau afin de pouvoir vérifier de manière concluante la validité des modèles théoriques.

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