Mécanique des fluides/Cinématique des fluides
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| Chapitre 2 | |||
| Leçon : Mécanique des fluides | |||
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| Chap. préc. : | Introduction | ||
| Chap. suiv. : | Statique des fluides | ||
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Mécanique des fluides/Cinématique des fluides », n'a pu être restituée correctement ci-dessus.
La cinématique des fluides regroupe les différentes manières de décrire les mouvements d'un fluide (ou d'un système fluide). En mécanique des fluides, on distingue deux descriptions distinctes :
- la description lagrangienne ;
- la description eulérienne.
Sommaire |
[modifier] Champ des vitesses
[modifier] Description lagrangienne
[modifier] Description eulérienne
[modifier] Dérivée particulaire
[modifier] Équation de conservation de la masse
[modifier] Débit volumique
Le débit volumique est le volume de fluide qui s'écoule à travers une surface fictive par unité de temps.
Par exemple dans un tuyau : on imagine une surface perpendiculaire à l'axe du tube, et on compte, pendant une seconde combien de mètre cube sont passés à travers.
L'unité internationale de débit volumique est le mètre-cube par seconde [m3.s − 1].
où Δv est le volume de fluide ayant traversée la section droite durant le temps Δt
rappel : 1 m3 = 1000 L (Litres)
[modifier] Débit massique
Le débit massique mesure la masse de fluide qui s'écoule à travers une surface fictive par unité de temps.
Par exemple on se place au bout d'un tuyau et on pèse la masse de fluide qui s'est écoulée en une seconde : c'est le débit massique.
L'unité internationale de débit massique est le kilogramme par seconde [kg.s − 1].
où Δm est la masse de fluide ayant traversée la section droite durant le temps Δt
NB : pour traduire un débit volumique (Δv) en débit massique (Δm), il suffit de multiplier le débit volumique par la masse volumique (ρ) du fluide considéré :
La masse volumique est mesurée en kilogramme par mètre-cube [kg.m − 3].
[modifier] Équation de conservation de la masse (forme locale)
[modifier] Classification des écoulements
Les écoulements de fluides sont classés selon deux catégories principales :
- Les écoulement dits "laminaires" pour une vitesse d'écoulement faible par rapport à la viscosité de ce fluide.
- Les écoulements dits "turbulents" pour des vitesses d'écoulement élevées. (toujours en fonction de la viscosité du fluide).
Il faut toujours comparer la vitesse à la viscosité du fluide. Par exemple, si de l'eau et du pétrole s'écoulent dans le même canal à la même vitesse, il est possible que l'un soit dans un régime d'écoulement turbulent, et l'autre dans un régime laminaire. (A priori, le pétrole étant le plus visqueux des deux, c'est lui qui s'écoulera en laminaire).
Par ailleurs, un même fluide à la même vitesse peut passer d'un écoulement laminaire à un écoulement turbulent : la fumée d'une cigarette posée s'écoule d'abord selon un écoulement laminaire, et au bout de quelques dizaines de centimètres, l'écoulement devient turbulent.
