Présentation

Article

1 - GÉNÉRALITÉS

2 - STATIQUE

  • 2.1 - Pression
  • 2.2 - Relation fondamentale
  • 2.3 - Fluide isovolume au repos dans le champ de pesanteur
  • 2.4 - Équilibre d’un liquide dans un récipient soumis à une accélération permanente
  • 2.5 - Statique d’un fluide compressible et dilatable

3 - CINÉMATIQUE

  • 3.1 - Description du mouvement selon Lagrange
  • 3.2 - Description selon Euler
  • 3.3 - Écoulement permanent (ou stationnaire)
  • 3.4 - Dérivée particulaire d’une grandeur
  • 3.5 - Étude locale du champ de vitesse
  • 3.6 - Types particuliers d’écoulements

4 - DYNAMIQUE

  • 4.1 - Équations générales de bilan
  • 4.2 - Théorème de la quantité de mouvement
  • 4.3 - Équation de comportement du fluide newtonien
  • 4.4 - Équation du mouvement d’un fluide newtonien
  • 4.5 - Bilans d’énergie
  • 4.6 - Utilisation des bilans globaux simplifiés
  • 4.7 - Traitement des équations de bilan local

5 - SIMILITUDE

  • 5.1 - Système auxiliaire d’unités
  • 5.2 - Équations écrites sous la forme adimensionnelle
  • 5.3 - Expérimentation sur maquette

6 - ÉCOULEMENTS LAMINAIRES ET ÉCOULEMENTS TURBULENTS

  • 6.1 - Modélisation statistique de la turbulence
  • 6.2 - Équation de bilan aux valeurs moyennes

7 - COUCHE LIMITE

8 - FORCES EXERCÉES SUR LES OBSTACLES PAR UN FLUIDE EN MOUVEMENT

9 - ÉCOULEMENTS PERMANENTS MONODIMENSIONNELS EN MÉCANIQUE INTERNE

10 - ÉCOULEMENTS NON PERMANENTS MONODIMENSIONNELS EN MÉCANIQUE INTERNE

11 - ÉCOULEMENTS À SURFACE LIBRE

Article de référence | Réf : A1870 v1

Couche limite
Mécanique des fluides

Auteur(s) : Jean GOSSE

Relu et validé le 09 janv. 2023

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Jean GOSSE : Docteur ès Sciences - Professeur Honoraire au Conservatoire National des Arts et Métiers

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Les bases de la mécanique des fluides sont résumées en insistant sur l’aspect énergétique, car l’ingénieur doit le plus souvent considérer des écoulements de fluides non isothermes. On s’est efforcé de présenter clairement l’unité des concepts qui concernent tous les fluides et dont l’application porte ici uniquement sur les fluides monophasiques newtoniens.

Il est essentiel que l’ingénieur garde toujours un regard critique sur les hypothèses qu’il introduit pour faciliter ses calculs, ou sur l’adéquation de la formule qu’il emploie dans le cas particulier étudié ; la mécanique des fluides est un domaine où le bon sens peut facilement tromper. On doit vérifier le bien-fondé d’une hypothèse après avoir obtenu la solution du problème. Un exemple banal est celui de la détermination du débit d’un écoulement que l’on suppose turbulent pour commencer les calculs ; l’est-il réellement ? Il faut s’assurer, par la valeur du nombre de Reynolds, que l’opportunité d’un écoulement laminaire est exclue.

Des logiciels actuellement commercialisés permettent de résoudre les équations de problèmes techniques complexes. Leur conception a nécessité le respect des bases théoriques mais a introduit des hypothèses et des formules empiriques qui ont leurs limites de validité tout comme les algorithmes de résolution. L’emploi des logiciels requiert la vigilance de l’ingénieur non spécialiste de la mécanique des fluides. Le texte qui suit est composé pour offrir des repères et des moyens de calcul simple permettant une évaluation rapide valable au premier ordre.

Les applications données sont limitées aux cas les plus usuels et le lecteur est évidemment invité à rechercher des approfondissements dans les chapitres signalés dans l’Index Alphabétique Général aux mots clés suivants : acoustique, aviation, aéroacoustique, aérodynamique, aéroréfrigérant, air, caloporteur, canaux, chaleur, climatisation, compressibilité, échangeur de chaleur, écoulements, éjecteurs, fluide, gaz, houle, hydraulique, lubrification, magnétohydrodynamique, thermodynamique, sans oublier le domaine des mesures.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-a1870


Cet article fait partie de l’offre

Transport fluvial et maritime

(53 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

7. Couche limite

Lorsqu’un fluide se déplace en contournant un obstacle fixe, les champs de vitesse et de pression sont perturbés par ce dernier. Si la vitesse au loin est petite, l’effet de la viscosité, qui est l’adhérence du fluide sur la surface, se traduit par des faibles gradients pariétaux de la vitesse et ces gradients se font sentir légèrement mais très loin de l’obstacle. Si au contraire la vitesse est grande, le freinage à la paroi est intense et les gradients pariétaux élevés, mais la viscosité contribue à leur décroissance rapide avec la distance à la surface. Dans ce dernier cas, il existe une zone de fluide contiguë appelée couche limite dynamique, dans laquelle se produit l’accommodation entre la nullité de la vitesse (sur la paroi) et la pleine vitesse locale du fluide libre, là où les gradients de vitesse sont si modérés que le fluide peut être considéré, en première approximation, comme sans viscosité 4.4.1. La couche limite dynamique est une zone dans laquelle la rotationnalité est très forte à la paroi et s’estompe à la frontière ; on schématise en parlant d’une frontière et d’une épaisseur de couche limite dynamique, bien que cela ne soit qu’une caricature de la réalité, afin de faciliter les calculs. L’expérimentation montre toutefois que les phénomènes sont bien représentés.

Si l’obstacle n’a pas la même température que le fluide, il existe aussi une couche limite thermique dans laquelle la température varie depuis la température de la surface jusqu’à la température du fluide libre. L’épaisseur de cette couche limite thermique n’est pas celle de la couche dynamique : elle peut être plus grande (métaux liquides) ou plus petite (liquides en général) et à peu près égale pour les gaz à pression ordinaire. On évoque l’aspect thermique pour bien montrer que la physionomie de l’écoulement général est conditionné, par ce qui se passe au voisinage immédiat de...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Transport fluvial et maritime

(53 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Couche limite
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BAKHMETEFF -   Hydraulics of open channels.  -  McGraw-Hill (1932).

  • (2) - BRADSHAW (P.), CEBETI (T.), WITHELAW (J.H.) -   Engineering calculation methods for turbulent flows.  -  Academic Press (1981).

  • (3) - BRUN (E.A.), MARTINOT-LAGARDE (A.), MATHIEU (J.) -   Mécanique des fluides.  -  3 vol., Dunod (1970).

  • (4) - CANDEL (S.) coord -   Cours de mécanique des fluides.  -  Dunod, 2e édit. 1995 ; Problèmes résolus de mécanique des fluides, Dunod (1995).

  • (5) - CEBETI (T.), BRADSHAW (P.) -   Physical and Computational Aspect of Convective Heat Transfer.  -  Springer-Verlag (1984).

  • (6) - COMOLET (R.) -   Mécanique expérimentale des fluides.  -  3 vol., Masson, 2e éd. (1976).

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Transport fluvial et maritime

(53 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS