les pertes de charge
Dans un conduit où circule de l'air sous pression, la perte de charge représente la diminution de la pression que l'on mesure entre l'entrée et la sortie.
Elle se mesure en pascal, une unité très petite.
L'unité de pression dans le système international c'est le pascal= 1newton sur 1 m², 1 newton c'est environ 100g par mètre carré. Cette unité est très faible et on utilise plutôt le Kilo pascal.
En facture d'orgue et pour des raisons pratiques on utilise plutôt le Cm d'eau avec le pèse-vent.
Les pertes de charge sont inévitables et proviennent de deux causes:
- premièrement des frottements contre les parois, les pertes linéaires, on dit aussi régulières
- des modification de formes du conduit comme les coudes ou modifications de la section du conduit, on parle alors de pertes singulières.
Pour chaque cas précis la perte totale c'est la somme des deux.
Les formules pour les calculer et donc les prévoir, sont complexes et nécessite d'utiliser de nombreux paramètres et coefficients comme; le nombre de Reynolds, des notions d'écoulements dit laminaires ou turbulents ou encore intermédiaires. On distingue aussi le turbulent lisse ou le turbulent rugueux.
Ces notions sont la clé de la fameuse équation de la loi de Navier Stokes.
Un problème majeur de la physique doté d'un prix d'un million de dollars depuis l'année 2000 par la fondation Clay parmi les 7 problèmes du millénaire dont un seul, la conjecture de Poincaré a été résolue à ce jour.
Nos flutes ne fonctionnent que dans le domaine turbulent. La démonstration se trouve dans l’article sur l’harmonisation.
Sachant que nos flutes ne fonctionnent que dans le domaine turbulent, on comprend immédiatement que l'on se place dans le problème le plus complexe pour calculer et prévoir les pertes de charge.
Ce qui impose d'appliquer simultanément les notions de couches limites et de loi de Bernoulli pour lesquels des articles sont déjà sur le blog.
Pour calculer les pertes de charges, il nous faut aussi connaitre et manipuler d'autres coefficients comme, celui de Darcy, le coefficient de rugosité, la viscosité dynamique du fluide, (l'air dans notre cas) des coefficients de forme pour chaque type de coude ou de modification de la section du conduit, toute une véritable jungle d'éléments interdépendants et de notions complexes et peu intuitives, pour faire des calculs.
Ces calculs peuvent en plus sembler contradictoires. Par exemple, certains calculs sont indépendants de la pression, un des rares paramètre connu, mais comme la pression influence le résultat au travers de la vitesse, elle est donc bien déjà intégrée et prise en compte.
Une vidéo de 4 minutes qui prétend expliquer simplement, mais qui en fait nous renvoie vers des notions non définies dans la vidéo.
Un autre extrait de vidéo du film Mary qui veut nous fait croire qu'une fillette de 7 ans peut résoudre les équations de Navier Stokes dès le primaire une pure fiction des ricains dont le sujet est plutôt le mode d'éducation de supposés surdoués.
La tentative d'explication plus réaliste par un autre constructeur d'orgue de barbarie qui a beaucoup travaillé sur le sujet: Bernard Baudouin dans son article, lisez les commentaires sous cet article.
Après ses explications sur les calculs il conclut en fait qu'il les a plus simplement mesurées.
On peut vérifier ou plutôt constater que les pertes de charges qu'il compare ne sont pas uniformes et qu'elles sont différentes pour chaque flute.
Il s'agit donc d'un domaine de la dynamique des fluides très complexe et dont les calculs sont difficilement abordables pour un constructeur amateur ordinaire dont certains rencontrent déjà des difficultés dans une simple règle de trois, alors qu'ils ont largement plus de 7 ans et pour certains un parcours d'études supérieures.
Mais ces notions sont indispensables à connaitre, comprendre et utiliser dans nos orgues, la preuve elles sont intégrées et indirectement appliquées dans les articles suivants de ce blog:
Les membranes déformation, débattement et chanfreinage
Harmonisation par réglage de la largeur de la lumière
L’alimentation en air pour un jeu de flûtes
Donc pour utiliser ces notions je recommande de les mesurer plutôt que les calculer et pour mesurer l'outil indispensable c'est le pèse-vent.
Un outil simple à construire, mais lui aussi, plus compliqué à utiliser que ce que pensent beaucoup de constructeurs amateurs!
En plus il faudra savoir convertir des pressions en centimètre d'eau, en pascals, et réciproquement, encore une source d'erreurs de calcul surtout pour ceux qui n'arrivent déjà pas à faire une règle de trois correctement.
La théorie, c'est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c'est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi. Si on réuni théorie et pratique : Rien ne fonctionne et personne ne sait pourquoi !
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