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FROTTEMENT VISQUEUX
PRÉALABLES
• Profil de vitesse, ligne de courant, débit, vitesse débitante
• Pression, fluide parfait, théorème des quantités de mouvement
• Diffusion moléculaire
MOTS CLÉS
• Écoulement laminaire, viscosité, frottement visqueux. Contrainte, cisaillement.
Diffusion moléculaire. Loi de comportement. Fluide newtonien. Perte de charge.
Nombre de Reynolds.
• Turbulence, instabilités, transition, dissipation
OBJECTIFS
• Définition expérimentale de la viscosité
• Présenter la forme la plus simple de la loi de comportement des fluides
newtoniens
• Établir l’équation de diffusion unidimensionnelle
• Étudier l’écoulement de Poiseuille plan
• Présenter la notion de perte de charge et le nombre de Reynolds
6.1 ÉCOULEMENTS LAMINAIRES
Dans cette section, on s’intéresse à des écoulements laminaires, c’est-à-dire tels que
les particules fluides suivent des trajectoires (ou lignes de courant) régulières. Cette
propriété s’oppose à ce qui s’observe dans les écoulements turbulents (voir section 6.3).
6.1.1 Écoulement de Couette
Une expérience simple qui met en évidence les effets de la viscosité d’un fluide est
l’écoulement cisaillé dans un viscosimètre de Couette (Fig. , gauche). Il est constitué
de deux cylindres coaxiaux de rayons R 1 et R 2 avec e = R 2 − R 1 ≪ R 1 . Le cylindre
extérieur est fixe tandis que le cylindre intérieur tourne à la vitesse v.
Le fluide est mis en mouvement de proche en proche, par entraînement de couches
concentriques successives, du cylindre intérieur vers l’extérieur. Cet effet se propage
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 133 — #143
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FROTTEMENT VISQUEUX
PRÉALABLES
• Profil de vitesse, ligne de courant, débit, vitesse débitante
• Pression, fluide parfait, théorème des quantités de mouvement
• Diffusion moléculaire
MOTS CLÉS
• Écoulement laminaire, viscosité, frottement visqueux. Contrainte, cisaillement.
Diffusion moléculaire. Loi de comportement. Fluide newtonien. Perte de charge.
Nombre de Reynolds.
• Turbulence, instabilités, transition, dissipation
OBJECTIFS
• Définition expérimentale de la viscosité
• Présenter la forme la plus simple de la loi de comportement des fluides
newtoniens
• Établir l’équation de diffusion unidimensionnelle
• Étudier l’écoulement de Poiseuille plan
• Présenter la notion de perte de charge et le nombre de Reynolds
6.1 ÉCOULEMENTS LAMINAIRES
Dans cette section, on s’intéresse à des écoulements laminaires, c’est-à-dire tels que
les particules fluides suivent des trajectoires (ou lignes de courant) régulières. Cette
propriété s’oppose à ce qui s’observe dans les écoulements turbulents (voir section 6.3).
6.1.1 Écoulement de Couette
Une expérience simple qui met en évidence les effets de la viscosité d’un fluide est
l’écoulement cisaillé dans un viscosimètre de Couette (Fig. , gauche). Il est constitué
de deux cylindres coaxiaux de rayons R 1 et R 2 avec e = R 2 − R 1 ≪ R 1 . Le cylindre
extérieur est fixe tandis que le cylindre intérieur tourne à la vitesse v.
Le fluide est mis en mouvement de proche en proche, par entraînement de couches
concentriques successives, du cylindre intérieur vers l’extérieur. Cet effet se propage
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