Après avoir visité quelques moulins dans les environs d'Albi, nous avons décidé d'étudier la roue du moulin des Mousquettes. Pour cela, nous en avons fait une maquette. Le travail s'est déroulé en deux étapes : il a d'abord fallu étudier les dimensions de notre installation (taille de la roue, de l'injecteur, débit nécessaire) puis sa réalisation pratique.

 

I. Dimensionnement


Le dimensionnement se fait grâce aux lois de similitude. Connaissant la taille de la roue réelle, le débit injecté, la section de sortie de l'injecteur, on détermine ainsi les grandeurs de la maquette (qu'on notera ici avec des ' ) .
Pour établir cette similitude, on impose deux rapports différents :


k=v'/v avec r le rayon de la roue et v la vitesse de l'eau à la sortie de l'injecteur.

On applique alors les formules de similitude (voir la partie théorique). Le problème était donc de choisir lamda et k. Nous avons d'abord pensé prendre lamda =0.5 (maquette deux fois plus petite que la réalité). Cependant, les débits nécessaires au fonctionnement de la roue étaient trop élevés. D'autre part, si on choisit un lamda trop petit, la fabrication de la roue devient délicate (roue trop petite). lamda=0.25 nous a paru un bon compromis. Nous avons ensuite fixé k=0.6666 de manière à travailler avec des débits autour de 10l/s.

 

II. Mise en place de l'expérience


Après ces calculs, il a fallu enfin réaliser cette installation. Deux gros problèmes se sont alors posés. D'une part, la construction de la roue était délicate et nous ne pouvions pas la faire par nous-mêmes. D'autre part, nous ne savions pas où la faire fonctionner, étant donnés les débits que nous voulions : il n'y a plus de réservoir à charge constante à l'IMFT, et à l'ENSEEIHT, tous les canaux d'expérimentation sont à surface libre.

Nous avons fini par trouver une cuve à l'amont d'un canal disponible à l'IMFT. Il était alimenté par une pompe pouvant débiter jusqu'à 50l/s ce qui nous suffisait largement. Nous avons alors pu réaliser les plans de notre projet et Mr Fernandez a accepté de fabriquer notre roue et de la fixer .

Cette roue est un modèle simplifié de la roue réelle, fabriqué en PVC. Les augets sont des portions de tubes, coupées en deux dans le sens de la longueur et fixées sur une plaque circulaire (voir le plan de la roue et le plan de la cuve ainsi que l'annexe Fabrication de la maquette de moulin).

 

Roue dans sa cuve

 

L'installation dans la cuve n'a pas été évidente. Il fallait limiter au maximum les frottements mécaniques au niveau de l'axe ce qui a été possible grâce a des roulements à bille aux deux extrémités de l'axe. D'autre part, nous n'avons pas trouvé de coude à 120° sur le marché et Mr Fernandez a dû en fabriquer un .Enfin, une vanne était située juste à l'amont de la cuve, suivie par un fort rétrécissement. L'écoulement obtenu au niveau de la roue n'était donc pas du tout stabilisé et le jet divergeait complètement. Il a donc été nécessaire de rajouter une pièce dans l'injecteur afin de réduire cette divergence. Notons pour finir que nous n'avons pas pu respecter précisément notre similitude au niveau de la section de sortie du jet étant donnés les tuyaux dont nous disposions.

Le montage de cette expérience n'a donc pas été simple et il nous a pris une grosse partie de l'année. Monsieur Fernandez nous a apporté une aide précieuse dans cette phase importante de notre TPLD.

 

Roue dans sa cuve et instruments de mesure