Qu'est-ce que le calculateur de débit par orifice ?
Cet outil estime le débit volumique d'un liquide s'échappant par un orifice à bord vif sous une charge statique. Il s'appuie sur l'équation classique de l'orifice, issue du théorème de Torricelli et corrigée par un coefficient de débit qui tient compte des pertes réelles dues à la contraction et au frottement. On l'utilise couramment en hydraulique, dans la conception de la vidange des réservoirs, en mécanique des fluides à l'université et en génie des procédés.
Comment l'utiliser
Indiquez le coefficient de débit (Cd), la section de l'orifice (A) en mètres carrés, la charge de liquide au-dessus du centre de l'orifice (h) en mètres et l'accélération de la pesanteur (g, par défaut 9,81 m/s²). Le calculateur renvoie le débit Q en mètres cubes par seconde, ainsi que la vitesse théorique d'écoulement.
La formule expliquée
L'équation s'écrit $$Q = \text{C}_d \cdot \text{A} \cdot \sqrt{2 \cdot \text{g} \cdot \text{h}}$$ Le terme \(\sqrt{2gh}\) correspond à la vitesse théorique donnée par le théorème de Torricelli — la vitesse qu'atteindrait une particule de fluide en chute libre depuis la hauteur \(h\). La multiplication par la surface \(A\) donne le débit idéal, et le coefficient de débit \(C_d\) (généralement compris entre 0,60 et 0,65 pour un orifice à bord vif) le ramène au débit réel, en intégrant la vena contracta et les effets visqueux.
Exemple chiffré
Avec Cd = 0,62, A = 0,01 m², h = 2 m et g = 9,81 m/s² : vitesse $$= \sqrt{2 \times 9{,}81 \times 2} = \sqrt{39{,}24} \approx 6{,}2642 \text{ m/s}.$$ On obtient alors $$Q = 0{,}62 \times 0{,}01 \times 6{,}2642 \approx 0{,}03884 \text{ m}^3/\text{s},$$ soit environ 38,8 litres par seconde.
FAQ
Quelle valeur de Cd choisir ? Pour un orifice circulaire à bord vif, \(C_d \approx 0{,}61\text{–}0{,}62\). Les entrées arrondies ou en forme de pavillon peuvent atteindre 0,95–0,98.
Qu'est-ce que la charge h ? C'est la distance verticale entre la surface libre du liquide et le centre de l'orifice.
L'outil tient-il compte de la baisse du niveau ? Non — il donne le débit instantané pour la charge indiquée. À mesure que le réservoir se vide, \(h\) diminue et \(Q\) diminue donc également.
