CALCULS MULTI PHYSIQUES D UNE STRUCTURE POUR VANNE DE FOND CALCULS FLUIDES ET MECANIQUES D UNE STRUCTURE MECANOSOUDEE POUR UNE VANNE DE FOND DE L AMENAGEMENT ROUJANEL Rédacteur : Sylvain THINAT Révision Date Commentaire A 16/05/2013 Mise à jour de la notice RA13-094-01a M-TECKS EAC Diffusion Rapport Nom Christophe PELLE Fabrice MARSALEIX Julien MEISSONNIER Entreprise/Organisation EDF M-Tecks EAC M-Tecks EAC Engineering and Assembly Company Impasse du Roc 19600 ST PANTALEON DE LARCHE Tel : 05-55-24-22-86 Fax : 05-55-24-21-59 e-mail : contact@m-teckseac.com
CALCULS MULTI PHYSIQUES D UNE STRUCTURE POUR VANNE DE FOND Calculs fluides et mécaniques d une structure mécanosoudée pour une vanne de fond de l aménagement ROUJANEL Table des matières 1 Résumé... 5 1.1 Système analysé... 5 1.2 Conclusions... 5 1.3 Documents de référence... 5 2 Modélisation du système... 6 2.1 Géométrie... 6 2.1.1 Modèle fluide... 6 2.1.2 Modèle solide... 7 2.1.3 Modification du collecteur... 7 2.2 Maillage... 8 2.2.1 Calcul fluide... 8 2.2.2 Calcul mécanique... 8 2.3 Conditions limites... 10 2.3.1 Calcul fluide... 10 2.3.2 Calcul mécanique... 11 2.4 Matériaux... 11 2.4.1 Acier S355... 11 2.4.2 Acier inox... 11 2.5 Modélisation de l écoulement fluide... 12 2.6 Cas de charge... 12 2.6.1 Calcul fluide... 12 2.6.2 Calcul mécanique... 13 3 Résultats... 15 3.1 Méthode d'analyse... 15 3.1.1 Calcul des pertes de charge... 15 3.1.2 Calcul des cordons de soudure... 15 3.2 Calcul fluide... 16 3.2.1 Niveau d eau Sn... 16 Page 2/23
3.2.2 Débit de 200 L/s... 17 3.2.3 Calcul de la structure modifiée... 17 3.3 Calcul mécanique... 19 3.4 Cordons de soudure... 22 4 Conclusions... 23 Index des figures figure 1 : Vanne et dispositif de restitution de débit... 6 figure 2 : Volume fluide... 6 figure 3 : Structure mécanosoudée (gauche) et entrée du dispositif (droite)... 7 figure 4 : Modifications apportées au niveau du collecteur... 7 figure 5 : Détail du maillage... 8 figure 6 : Détail du maillage de la structure mécanosoudée... 9 figure 7 : Conditions aux limites du volume fluide... 10 figure 8 : Conditions aux limites sur la structure mécanosoudée... 11 figure 9 : Champ de pression interne... 14 figure 10 : Chargements supplémentaires appliqués... 14 figure 11 : Champs de pression totale aux parois de la structure mécanosoudée... 16 figure 12 : Lignes de courant dans le collecteur... 16 figure 13 : Lignes de courant dans la sortie... 18 figure 14 : Lignes de courant dans le collecteur... 18 figure 15 : Champ de déplacement de la structure mécanosoudée complète, déformée amplifiée par 440... 19 figure 16 : Champ de déplacement de l amont de structure, déformée amplifiée par 220... 19 figure 17 : Champ de déplacement du collecteur, déformée amplifiée par 220... 20 figure 18 : Contraintes équivalentes de Von Mises... 20 figure 19 : Champ de contraintes de Von Mises, déformée amplifiée par 220... 21 figure 20 : Champ de contraintes de Von Mises du renfort gauche, coupe suivant l axe X... 21 figure 21 : Champ de contraintes de Von Mises de la partie amont de la structure, déformée amplifiée par 220... 22 Index des tableaux tableau 1 : Récapitulatif du maillage fluide... 8 tableau 2 : Récapitulatif du maillage de la structure mécanosoudée... 9 tableau 3 : Propriétés mécaniques de l Acier S355... 11 tableau 4 : Propriétés mécaniques de l Acier inoxydable... 11 Page 3/23
tableau 5 : Tableau des cas de charge fluide... 13 tableau 6 : Chargements appliqués sur la structure mécanosoudée... 13 tableau 7 : Récapitulatif des pressions totales du circuit... 17 tableau 8 : Résultats du calcul pour un débit de 200 L/s... 17 tableau 9 : Résultats sur la structure modifiée... 17 tableau 10 : Résultats des cordons de soudures selon la CM66... 23 Page 4/23
1 RESUME 1.1 SYSTEME ANALYSE Une structure mécanosoudée pour une vanne de fond de l aménagement ROUJANEL est étudiée. Une modification de la législation impose une modification d dispositif de restitution de débit à l aval du barrage. Cette structure fait partie du projet de modification du dispositif de restitution. Il doit être capable de fournir un débit compris entre 205 L/s et 385 L/s. Le calcul de l écoulement est réalisé avec le logiciel Fluent faisant parti de la suite Ansys V14.5. Le calcul de résistance mécanique de la structure est réalisé avec le logiciel Ansys Workbench V14.5. 1.2 CONCLUSIONS Une étude numérique de l écoulement fluide et de la tenue mécanique de la structure mécanosoudée a été réalisée. L étude mécanique montre que cette structure est bien dimensionnée pour résister aux efforts de pressions du fluide et du poids de la vanne. La contrainte maximum est de 270 MPa pour une limite élastique de 350 MPa de l acier S355. Cependant, l étude fluide montre une perte de charge de 1.1 bars dans cette structure pour un niveau de 610 m. Cette perte de charge est trop importante pour atteindre le débit demandé de 200 L/s au niveau minimum du barrage de 580 m. Le niveau du barrage minimum pour fournir le débit de 200 L/s est de 586.4 m. Une modification de la structure a été calculée. Un bouchon a été ajouté dans le collecteur pour neutraliser la zone morte et des guides d eau sont positionnés en entrée du collecteur. Cette amélioration permet une réduction de la perte de charge. Le niveau d eau du barrage requis pour fournir un débit de 2x200 L/s est de 585m. Le calcul montre que le niveau minimum du barrage (580 m) fournit un débit de 2x153 L/s. Une diminution plus importante des pertes de charge de cette structure n est pas réalisable sans une redéfinition du système. 1.3 DOCUMENTS DE REFERENCE [1] Plans [1.1] IH.PBOR-RJNL.S050.X.0003A SOLUTION 3 EDF [2] Modèles 3D [2.1] 0003 Ensemble monté EDF [3] Normes [3.1] CM66 Règles de calcul des constructions en acier Page 5/23
2 MODELISATION DU SYSTEME 2.1 GEOMETRIE figure 1 : Vanne et dispositif de restitution de débit Le système est présenté à la figure 1. Le niveau du barrage peut évoluer entre 580 m et 614 m par rapport au niveau de la mer. Le niveau de l entrée du dispositif est de 572.5 m. L eau arrive par la gauche sur la figure 1 puis passe dans le système mécanosoudé. L eau se déverse dans le collecteur et remonte les conduites DN200. Un débitmètre OPTIFLUX DN200 et une vanne Iris permettent de réguler le débit d eau en sortie. Deux modèles sont considérés dans cette étude. 2.1.1 Modèle fluide L écoulement du fluide dans ce dispositif est étudié. Le volume fluide est donc isolé. figure 2 : Volume fluide Le dispositif est symétrique par rapport au plan (XoY). Une seule conduite est donc considérée et une condition de symétrie sera ajoutée dans les modèles numériques. Page 6/23
2.1.2 Modèle solide figure 3 : Structure mécanosoudée (gauche) et entrée du dispositif (droite) Les détails géométriques non pertinents à la tenue mécanique de l ensemble ne sont pas pris en compte. Par exemple, les vis sont enlevées du modèle et les trous de vis des goussets sont supprimés. Une condition de contact entre les goussets modélise la vis. Le contact bloque tous les déplacements relatifs entre les deux pièces considérées. 2.1.3 Modification du collecteur Les pertes de charge dans le système sont trop importantes pour permettre un écoulement à un débit de 2x200L/s lorsque que le barrage est à son niveau minimum à 580m (cf. paragraphe 3.2.2). L entrée du collecteur est le seul élément qui peut être modifié dans cette structure. Les améliorations apportées ont pour but de diminuer la turbulence dans le collecteur et par conséquence, diminuer les pertes de charge. Deux modifications ont été apportées (cf. figure 4) : - Ajout d un bouchon dans le collecteur, - Ajout de guides en sortie de la structure mécanosoudée. Bouchon Guides figure 4 : Modifications apportées au niveau du collecteur Le bouchon sert à neutraliser la zone morte dans cette partie du collecteur (cf. figure 12) et à guider l écoulement. Les deux guides ont pour but de réduire les turbulences produites dans le collecteur. Page 7/23
2.2 MAILLAGE 2.2.1 Calcul fluide Le maillage est composé d éléments hexaédriques. Les statistiques du maillage sont récapitulées dans le tableau 5. tableau 1 : Récapitulatif du maillage fluide Maillage fluide Nombre d'éléments 1749316 Nombre de nœuds 1872119 2.2.2 Calcul mécanique figure 5 : Détail du maillage Le maillage est constitué d éléments hexaédriques quadratiques. Les tôles sont maillées avec des éléments «solshell», des éléments coques solides. Le maillage est détaillé dans le tableau 2. Les brides sont maillées avec des éléments tétraédriques quadratiques. Page 8/23
tableau 2 : Récapitulatif du maillage de la structure mécanosoudée Nom Matière Masse (kg) Nœuds Éléments 218 Bride pleine DN 200 Acier inox 12,63 3297 2100 vanne IRIS-200 Acier inox 100,53 39208 24554 Capteur OPTIFLUX Acier inox 30,41 25035 14258 UPN Acier S355 2,72 3576 594 0215-02 Bride-200 Acier inox 9,29 9826 5732 0215-01 Tube 200 Acier inox 12,01 4839 3116 0212-01 Bride-200 Acier inox 9,29 9869 5758 0212-02 Coude-200 Acier inox 23,66 9234 6038 0212-01 Bride-200 Acier inox 9,29 9498 5525 0214-02 Bride-200 Acier inox 9,29 10052 5858 0214-02 Bride-200 Acier inox 9,29 9623 5575 0214-01 Tube 200 Acier inox 19,63 7626 4960 0213-02 Bride-200 Acier inox 9,29 10253 5995 0213-02 Bride-200 Acier inox 9,29 9872 5762 0213-01 Tube 200 Acier inox 49,07 18789 12406 0212-01 Bride-200 Acier inox 9,29 10344 6088 0212-02 Coude-200 Acier inox 23,66 9237 6040 0212-01 Bride-200 Acier inox 9,29 10218 5960 0205 Bride-200 Acier inox 9,29 10051 5863 0205 Bride-200 Acier inox 9,29 8730 4992 Renfort gauche Acier S355 11,42 3915 1958 Renfort droit Acier S355 11,42 3894 1944 0209 Renfort droit Acier S355 0,63 875 125 0209 Renfort droit Acier S355 0,63 938 135 0208 Coude_1 Acier inox 34,24 14472 9348 Tôle inférieure Acier S355 282,16 73959 48490 0203 Tole transverse RG_2 Acier S355 24,14 7167 4086 Tôle supérieure Acier S355 280,38 73836 48424 0203 Tole transverse RG_1 Acier S355 24,14 7176 4090 Renfort gauche Acier S355 0,43 159 76 Renfort droit Acier S355 0,43 156 72 Collecteur inférieur Acier S355 7,78 2655 1604 0203 Tole transverse RG_2 Acier S355 0,90 13423 8467 Collecteur supérieur Acier S355 13,61 4047 2520 0203 Tole transverse RG_1 Acier S355 0,90 13482 8527 Total --- 1069,7 449331 277040 figure 6 : Détail du maillage de la structure mécanosoudée Page 9/23
2.3 CONDITIONS LIMITES 2.3.1 Calcul fluide Output Entry Courbe figure 7 : Conditions aux limites du volume fluide Le volume fluide est subdivisé en trois régions : - Entry, - Courbe, - Output. Plusieurs conditions aux limites sont appliquées sur ces volumes (cf. figure 7) : - Internal, - Wall, - Input, - Symmetry, - Output. La condition «internal» est appliquée sur les faces communes entre les trois régions. Elle indique que cette face est interne à l écoulement et est donc «invisible» pour le fluide. La condition «Wall» indique que la face est un mur. Aucun glissement n est considéré sur la paroi. La vitesse du fluide est nulle à la paroi. La condition «Input» désigne l amont de l écoulement. La condition «Output» désigne l aval de l écoulement. La condition «Symmetry» est une condition de symétrie. Page 10/23
2.3.2 Calcul mécanique figure 8 : Conditions aux limites sur la structure mécanosoudée La structure mécanosoudée est soudée au blindage. Les déplacements des faces en contact sont donc bloqués. 2.4 MATERIAUX La structure mécanosoudée est réalisée en tôles brutes d acier S355 J2. Les tubes hydrauliques sont des pièces commerces en acier inoxydable. 2.4.1 Acier S355 tableau 3 : Propriétés mécaniques de l Acier S355 2.4.2 Acier inox Propriétés de l'acier S355 Valeur Unité Module d'élasticité (E) 200 GPa Module de Poisson (ν) 0,3 --- Limite élastique (Re) 355 MPa Résistance à la rupture (Rm) 450 MPa Allongement à la rupture 22 % Masse volumique 7850 Kg/m 3 Source : Matw eb ref EN 1,8823 tableau 4 : Propriétés mécaniques de l Acier inoxydable Propriétés de l'acier inox Valeur Unité Module d'élasticité (E) 200 GPa Module de Poisson (ν) 0,3 --- Limite élastique (Re) 280 MPa Résistance à la rupture (Rm) 570 MPa Allongement à la rupture 55 % Masse volumique 7850 Kg/m 3 Source : Matw eb ref EN 1,4404 Page 11/23
2.5 MODELISATION DE L ECOULEMENT FLUIDE Le débit maximum souhaité est de 200 L/s par sortie d eau dans un tuyau DN200. Le nombre de Reynolds est donc de avec : - V la vitesse du fluide (6,37 m/s) - D le diamètre de la conduite (0,2 m) - ν la viscosité cinématique de l eau (1,007.10-6 m²/s) L écoulement est donc fortement turbulent. Le modèle turbulent k-ε a donc été choisi pour simuler cet écoulement. 2.6 CAS DE CHARGE 2.6.1 Calcul fluide Dans le cas du calcul fluide, deux calculs sont réalisés. Le premier permet de calculer la perte de charge dans le circuit hydraulique. Si cette perte de charge est plus importante que la pression lorsque l eau du barrage est à son niveau minimum, un second cas calcule le niveau minimum requis pour obtenir un débit de 200 L/s à chaque sortie du circuit hydraulique. La pression de référence (Patm) est prise à 0 Pa. Le niveau minimum du barrage est à 580 m et le niveau nominal à 610 m. Le niveau de l entrée du circuit hydraulique est de 572.31 m. La conduite en entrée fait 2 m de hauteur. La pression totale moyenne est calculée et est de 3.6 bars dans le cas du niveau nominal du barrage. La perte de charge de la vanne IRIS lorsqu elle est totalement ouverte est de 600 Pa. Cette perte de charge est négligeable par rapport aux pertes de charge calculées dans la structure mécanosoudée. La perte de charge du débitmètre donnée par le constructeur est calculée selon la formule suivante : avec : - ρ la masse volumique de l eau à 998.2 kg/m3, - ξ le coefficient de perte du débit mètre à 0.02, - V la vitesse du fluide à 10.5 m/s pour un débit à 2x200 L/s. La perte de charge du débitmètre est donc de 1100 Pa. Cette perte de charge est prise en compte dans les résultats. Les faces sujettes à ces conditions sont détaillées à la figure 7. Page 12/23
tableau 5 : Tableau des cas de charge fluide Repère Désignation des conditions aux limites du calcul fluide Valeurs 1 Niveau d'eau nominal Sn (610 m) Entrée Pression totale (bars) 3,6 Sortie Pression statique (Pa) 0 2 Niveau minimum pour un débit de 200 L/s Entrée Vitesse du fluide (m/s) 0,11 Sortie Pression statique (Pa) 0 2.6.2 Calcul mécanique La structure mécanosoudée est soumise à trois sollicitations : - Accélération de pesanteur, - Poids de la vanne, - Pression du fluide en écoulement dans la structure. 10. Ces sollicitations sont récapitulées dans le tableau 6 et sont représentées à la figure 9 et figure tableau 6 : Chargements appliqués sur la structure mécanosoudée Repère Désignation Cas de charge calcul mécanique Efforts Zone d'application X Y Z Structure mécanosoudée A Accélération de pesanteur (m/s²) 0-9,81 0 B Poids de la vanne (N) 0-75000 0 C Champs de pression du fluide (MPa) Voir résultats fluides Page 13/23
figure 9 : Champ de pression interne figure 10 : Chargements supplémentaires appliqués Page 14/23
3 RESULTATS 3.1 METHODE D'ANALYSE 3.1.1 Calcul des pertes de charge Le calcul des pertes de charge dans le circuit hydraulique s effectue par la différence des pressions totales entre l amont et l aval. La pression de référence est la pression atmosphérique et elle est prise à 0Pa. 3.1.2 Calcul des cordons de soudure Les cordons de soudure sont calculés suivant la norme CM66 (cf. [3.1]). Selon la norme [3.1], la formule suivante est à vérifier : avec : - F l effort transmis par le cordon de soudure (N), - l la longueur du cordon (mm), - a l épaisseur du cordon (mm), - α le coefficient de réduction, - σ e la limite élastique du matériau (175 MPa avec un coefficient de sécurité de 2). Le coefficient de réduction est calculé par l équation suivante : { ( ) Les épaisseurs des tôles étant de 15 mm, l épaisseur des cordons sont pris à 10 mm. La longueur minimum du cordon est calculée en se basant sur ces équations. L équation suivante est donc vérifiée pour chaque cordon : Page 15/23
3.2 CALCUL FLUIDE 3.2.1 Niveau d eau Sn Dans le cas où le niveau du barrage est à sa hauteur Sn, les résultats sont présentés dans les figures ci-dessous. figure 11 : Champs de pression totale aux parois de la structure mécanosoudée Fortes turbulences figure 12 : Lignes de courant dans le collecteur La figure 12 montre les lignes de courant dans le collecteur. Une zone morte importante est présente dans le collecteur. De plus, de fortes turbulences apparaissent dans le collecteur. Ces turbulences sont la source des pertes de charge calculées dans le tableau 7. Les résultats des pressions totales calculées sont récapitulés dans le tableau 7. Zone morte Page 16/23
tableau 7 : Récapitulatif des pressions totales du circuit Surface La perte de charge totale est de 1.1 bars entre l amont et l aval de la structure mécanosoudée. 3.2.2 Débit de 200 L/s Pression totale (Pa) Le calcul au paragraphe 3.2.1 a montré une perte de charge de 1.1 bars de pression. Or, lorsque le niveau est à son minimum (580 m), la pression est de 0.65 bars. La perte de charge ralentit fortement l écoulement et le débit de 200L/s peut ne pas être assuré. Un calcul de la pression totale en entrée pour un débit de 200L/s est donc réalisé. Les résultats sont présentés ci-dessous. tableau 8 : Résultats du calcul pour un débit de 200 L/s La pression totale calculée en amont de l écoulement est de 1.28 bars. Cela représente une pression de 13.1 m de colonne d eau. Le niveau du barrage minimum pour assurer un débit minimum de 200 L/s est de 586 m. La perte de charge dans ce cas est de 0.74 bars à ce débit. 3.2.3 Calcul de la structure modifiée Perte de charge (Pa) Entrée 360000 --- Début conduite courbe Fin conduite courbe 312261 47739 309542 2718 Sortie 247127 62416 Total --- 112873 Structure initiale Entrée Sortie Pression totale moyenne (Pa) 128420,60 53933,81 Vitesse d'eau (m/s) 0,11 10,39 Hauteur d'eau (m) 13,11 --- Niveau d'eau du barrage (m) 586,42 --- Perte de charge (Pa) --- 74486,80 La perte de charge dans la structure modifiée est évaluée pour un débit de 2x200 L/s en sortie. tableau 9 : Résultats sur la structure modifiée Structure modifiée Entrée Sortie Pression totale moyenne (Pa) 123960,73 52952,18 Vitesse d'eau (m/s) 0,11 10,22 Hauteur d'eau (m) 12,66 --- Niveau d'eau du barrage (m) 584,97 --- Perte de charge (Pa) --- 71008,55 Page 17/23
figure 13 : Lignes de courant dans la sortie figure 14 : Lignes de courant dans le collecteur L ajout des guides et du bouchon a permis de diminuer la perte de charge à 71 kpa. Le niveau d eau requis pour fournir un débit de 2x200 L/s est de 585m. Dans cette configuration, le niveau minimum du barrage (580 m) permet d obtenir un débit de 2x153L/s. Page 18/23
3.3 CALCUL MECANIQUE Le calcul mécanique est réalisé dans cas calculé le plus défavorable, c est-à-dire quand le niveau d eau est à son niveau Sn. figure 15 : Champ de déplacement de la structure mécanosoudée complète, déformée amplifiée par 440 figure 16 : Champ de déplacement de l amont de structure, déformée amplifiée par 220 Page 19/23
figure 17 : Champ de déplacement du collecteur, déformée amplifiée par 220 figure 18 : Contraintes équivalentes de Von Mises Page 20/23
figure 19 : Champ de contraintes de Von Mises, déformée amplifiée par 220 figure 20 : Champ de contraintes de Von Mises du renfort gauche, coupe suivant l axe X Page 21/23
figure 21 : Champ de contraintes de Von Mises de la partie amont de la structure, déformée amplifiée par 220 La figure 15 montre que le la structure se déplace de 0.8 mm sous l effet de la pression de l écoulement. La contrainte maximum, calculée à la figure 18, se situe sur un nœud aux niveaux des renforts entre la paroi supérieure et la paroi inférieure de la structure mécanosoudée. Cette contrainte est due au poids de la vanne. La poutre UPN reliant les deux côtés de la structure subit une contrainte de 121 MPa à cause du poids de la vanne et de la pression du fluide maximum de 0.36 MPa. 3.4 CORDONS DE SOUDURE Les calculs des cordons de soudure sont détaillés dans le paragraphe 3.1.2. L épaisseur de la poutre UPN fait 8 mm. L épaisseur des cordons de soudure sur cette poutre ont donc été pris à 8 mm. Les résultats sont présentés dans le tableau 10. Page 22/23
tableau 10 : Résultats des cordons de soudures selon la CM66 N de contact Pièce assemblée Pièce assemblée Limite élastique (MPa) Effort (N) Critère Longueur maximum (mm) Profondeur (mm) Critère Longueur minimum requise (mm) 1 UPN Bord droit 175 6198,1 47,22 260 8 1872 13,12 2 Raidisseur gauche Tole supérieure 175 7589,8 57,83 3376 10 29708,8 13,14 3 Raidisseur droit Tôle supérieure 175 7699,7 58,66 3376 10 29708,8 13,33 4 Renfort droit Tôle inférieure 175 22025 167,81 220 10 1936 38,14 5 Renfort droit Tôle supérieure 175 22072 168,17 220 10 1936 38,22 6 Renfort gauche Tôle inférieure 175 21965 167,35 220 10 1936 38,03 7 Renfort gauche Tôle supérieure 175 22006 167,66 220 10 1936 38,11 8 Collecteur DN200 Divergent - tole inférieure 175 12242 93,27 700 10 6160 21,20 9 Collecteur DN200 Divergent - tôle droite 175 2895,8 22,06 172 10 1513,6 5,01 10 Collecteur DN200 Divergent - tôle supérieure 175 25013 190,58 700 10 6160 43,31 11 Collecteur DN200 Divergent - tôle gauche 175 4300,4 32,76 172 10 1513,6 7,45 12 Tôle inférieure Tôle transversale droite 175 122930 936,61 3430 10 30184 212,87 13 Tôle inférieure Tôle transversale gauche 175 116710 889,22 3430 10 30184 202,10 14 Tôle supérieure Tôle transversale droite 175 166190 1266,21 3400 10 29920 287,77 15 Tôle supérieure Tôle transversale gauche 175 159880 1218,13 3400 10 29920 276,85 16 Divergent - tôle inférieure Divergent - tôle droite 175 7354,2 56,03 70 10 616 12,73 17 Divergent - tôle inférieure Divergent - tôle gauche 175 8275,9 63,05 70 10 616 14,33 18 Divergent - tôle supérieure Divergent - tôle droite 175 16153 123,07 150 10 1320 27,97 19 Divergent - tôle supérieure Divergent - tôle gauche 175 16041 122,22 150 10 1320 27,78 20 Bâti UPN avant 175 8368,3 63,76 170 8 1224 17,71 21 Bâti UPN arrière 175 5731,3 43,67 170 8 1224 12,13 22 Bâti Plaque inférieure (Partie plate) 175 59267 451,56 700 10 6160 102,63 23 Bâti Tôle transversale droite (Partie plate) 175 17998 137,13 300 10 2640 31,17 24 Bâti Tôle transversale gauche (Partie plate) 175 19431 148,05 300 10 2640 33,65 25 Bâti Plaque inférieure (partie courbe) 175 84233 641,78 3130 10 27544 145,86 Calcul Soudure 4 CONCLUSIONS Une étude numérique de l écoulement fluide et de la tenue mécanique de la structure mécanosoudée a été réalisée. L étude mécanique montre que cette structure est bien dimensionnée pour résister aux efforts de pressions du fluide et du poids de la vanne. La contrainte maximum est de 270 MPa pour une limite élastique de 350 MPa de l acier S355. Cependant, l étude fluide montre une perte de charge de 1.1 bars dans cette structure pour un niveau de 610 m. Cette perte de charge est trop importante pour atteindre le débit demandé de 200 L/s au niveau minimum du barrage de 580 m. Le niveau du barrage minimum pour fournir le débit de 200 L/s est de 586.4 m. Une modification de la structure a été calculée. Un bouchon a été ajouté dans le collecteur pour neutraliser la zone morte et des guides d eau sont positionnés en entrée du collecteur. Cette amélioration permet une réduction de la perte de charge. Le niveau d eau du barrage requis pour fournir un débit de 2x200 L/s est de 585m. Le calcul montre que le niveau minimum du barrage (580 m) fournit un débit de 2x153 L/s. Une diminution plus importante des pertes de charge de cette structure n est pas réalisable sans une redéfinition du système. Page 23/23