Mécanique des fluides 2147 31842448 2008-07-24T08:13:52Z Snipre 187752 {{à fusionner|Mécanique des fluides|Dynamique des fluides}} {{ébauche|mécanique des fluides}} La '''mécanique des fluides''' est l’étude du comportement des fluides ([[Liquide|liquides]] et [[gaz]]) et des forces internes associées. C’est une branche de la [[mécanique des milieux continus]] qui modélise la matière à l’aide de particules assez petites pour relever de l’analyse mathématique mais assez grandes par rapport aux molécules pour être décrites par des fonctions continues. Elle se divise en statique des fluides, l’étude des fluides au repos, qui se réduit pour l’essentiel à l’[[hydrostatique]] et [[dynamique des fluides]], l’étude des fluides en mouvement. L’étude de la mécanique des fluides remonte au moins à l’époque de la Grèce antique avec Archimède qui fut à l’origine de la statique des fluides. Aujourd’hui, la dynamique des fluides est un domaine actif de la recherche avec de nombreux problèmes non résolus ou partiellement résolus. Elle utilise systématiquement des méthodes numériques qu’on regroupe en anglais sous le nom de [[Computational fluid dynamics]]. Dans certains problèmes particuliers, faute de modélisation numérique correcte des phénomènes, des modèles réduits sont utilisés. Pour cette raison, et aussi pour présenter des lois empiriques, la mécanique des fluides utilise systématiquement des [[Nombre sans dimension|nombres sans dimensions]]. == Position des fluides dans la mécanique des milieux continus == Les différents domaines de la mécanique des milieux continus peuvent être situés sommairement à l'aide du tableau suivant. {| class="wikitable" width=450 |rowspan=4|[[Mécanique des milieux continus]] |rowspan=2 width=250|[[Déformation élastique]] ou [[Résistance des matériaux]] |colspan=2|[[Déformation élastique|Élasticité]] |- |bgcolor=pink|[[Plasticité]] |rowspan=2 bgcolor=pink|[[Rhéologie]] |- |rowspan=2|Mécanique des fluides |bgcolor=pink width=150|[[Fluide#Fluide non newtonien|Fluides non-newtoniens]] |- |colspan=2|[[Fluide#Fluide newtonien|Fluides newtoniens]] |} Les fluides non-newtoniens (comme le sang, les gels, les boues, les pâtes, les suspensions, les émulsions,…) peuvent avoir des comportements très variés. Ils sont généralement inclus dans la rhéologie avec les solides plastiques et des corps aux comportements plus complexes. En général on parle donc de mécanique des fluides à propos des seuls fluides newtoniens. Ils sont caractérisés par un coefficient de viscosité qui dépend de la température et de la pression. Cette mécanique des fluides réduite concerne essentiellement l’eau ([[hydraulique]] dans les conduites ou les canaux, [[hydrodynamique]] autour d’obstacles) et l’air (aéraulique dans les conduites, [[aérodynamique]] autour des obstacles). == Problèmes classiques de la mécanique des fluides == Tous les fluides sont [[viscosité|visqueux]], c'est-à-dire que le mouvement d'une couche fluide par rapport à une autre est freiné par un phénomène de frottement qui entraîne une perte d'énergie mécanique transformée en chaleur. Dans un fluide newtonien, la force tangentielle est proportionnelle au taux de variation de la vitesse, ce qui conduit aux [[équations de Navier-Stokes]]. L'importance relative de la viscosité est mesurée par le [[nombre de Reynolds]]. Si l'écoulement est uniforme, la viscosité n'a aucun effet puisque toutes les particules se déplacent à la même vitesse. Ce sont les parois, sur lesquelles la vitesse d'un fluide visqueux s'annule, qui créent une variation de vitesse entre 0 et la vitesse de l'écoulement non perturbé. Lorsque la viscosité est très importante (nombre de Reynolds inférieur à 1), l'écoulement est [[écoulement laminaire|laminaire]], c'est l'[[écoulement de Stokes]]. En toutes circonstances, il suffit de s'éloigner suffisamment des parois pour trouver des vitesses quasi-constantes qui permettent de négliger la viscosité. Plus la valeur du Reynolds est élevée, plus cette zone, dans laquelle on peut considérer que l'on a affaire à un [[fluide parfait]], est importante. Elle est alors soumise aux [[équations d'Euler]], beaucoup plus simples que celles de Navier-Stokes. Les effets de la viscosité se concentrent alors dans la [[couche limite]] assez mince pour permettre de simplifier les équations visqueuses. Dans une première gamme de Reynolds, l'écoulement reste généralement irrotationnel, dépourvu de tourbillons. Pour de plus fortes valeurs, la couche limite engendre un sillage tourbillonnaire à l'aval de l'obstacle (voir par exemple [[Allée de tourbillons de Karman]]). Lorsque le nombre de Reynolds atteint des valeurs encore plus élevées, la couche limite, laminaire à l'amont, devient [[turbulence|turbulente]] à l'aval, cette turbulence se transmettant au sillage, ce qui complique considérablement le problème. D'autre part, tous les fluides sont plus ou moins [[compressibilité|compressibles]], l'effet de la compressibilité étant mesuré par le [[nombre de Mach]]. Là encore, il est souvent possible de simplifier les équations en négligeant la compressibilité pour les faibles nombres de Mach. C'est le cas général en hydrodynamique et, en [[aérodynamique]], pour les vitesses relativement faibles. == Domaines d’application == La mécanique des fluides au sens strict a de nombreuses applications dans divers domaines comme l'ingénierie navale, l'[[aéronautique]], l'étude de l'écoulement du sang ([[hémodynamique]]), la [[météorologie]], la [[climatologie]] ou encore l'[[océanographie]]. Il existe également un grand nombre de domaines plus spécialisés qui peuvent s’écarter de la définition restrictive comme l’[[électro-fluidodynamique]], la [[biodynamique]], la [[microfluidique]] ou l’étude des [[écoulements polyphasiques]]. Elle est actuellement étendue à des écoulements tels que ceux des glaciers ou du manteau terrestre. == Voir aussi == ===Bibliographie=== * Pierre Henri Communay, ''La mécanique des fluides. Dynamique de vie'', Groupe de Recherche et d'Édition, Toulouse, 2000, 16x24 cm, {{ISBN | 2-84139-033-0}}. ===Articles connexes=== * [[Formules de mécanique des fluides]] ** Application à un fluide en rotation : [[Équations primitives atmosphériques]] * [[Théorème de Kutta-Jukowski]] * [[Oléohydraulique]] * [[Réseaux hydrauliques]] * [[Thermohydraulique]] Centres d'études en mécanique des fluides * [[Office national d'études et de recherches aérospatiales]] === Liens externes === {{Wikiversity|Mécanique des fluides}} * {{fr}} {{pdf}} [http://www.educnet.education.fr/rnchimie/gen_chim/triboulet/rtf/mecafluide.pdf PDF reprenant les notions générales de la mécanique des fluides sur www.educnet.education.fr] * {{fr}} {{pdf}} [http://storage.canalblog.com/96/82/292736/22736294.pdf Article téléchargeable sur les vagues] {{portail physique}} [[Catégorie:Mécanique des fluides|*]] [[ar:ميكانيكا الموائع]] [[bg:Механика на флуидите]] [[bs:Mehanika fluida]] [[ca:Mecànica dels fluids]] [[cs:Mechanika tekutin]] [[da:Fluidmekanik]] [[de:Strömungslehre]] [[el:Υδρομηχανική]] [[en:Fluid mechanics]] [[es:Mecánica de fluidos]] [[fa:مکانیک شاره‌ها]] [[fi:Virtausmekaniikka]] [[he:מכניקת הזורמים]] [[hr:Mehanika fluida]] [[id:Mekanika fluida]] [[it:Meccanica dei fluidi]] [[ja:流体力学]] [[ko:유체역학]] [[ms:Mekanik bendalir]] [[nl:Stromingsleer]] [[nn:Fluidmekanikk]] [[no:Fluidmekanikk]] [[om:Fluid mechanics]] [[pl:Mechanika płynów]] [[pt:Mecânica dos fluidos]] [[ro:Mecanica fluidelor]] [[simple:Fluid mechanics]] [[sk:Mechanika tekutín]] [[sl:Mehanika tekočin]] [[sv:Strömningsmekanik]] [[ta:பாய்ம இயக்கவியல்]] [[tr:Akışkanlar mekaniği]] [[vi:Cơ học chất lưu]] [[zh:流体力学]]