Comprendre les différents types d'écoulement de fluide

Auparavant, j'ai expliqué la mécanique des fluides où j'ai déclaré que la dynamique des fluides est l'une de ses branches, elle traite d'un écoulement de fluide. Cela signifie qu'il s'agit du mouvement d'un fluide soumis à des forces déséquilibrées. Ce mouvement continue tant que les forces déséquilibrées sont exercées. Eh bien, ce n'est pas notre but ici.

Aujourd'hui, vous apprendrez à connaître les différents types d'écoulement de fluide puisque le fluide lui-même peut être classé en différents types en fonction de la variation des caractéristiques du fluide telles que la vitesse, la densité, etc. La méthode d'analyse varie en mécanique des fluides, en fonction de la type de flux. Entrons dans notre sujet de discussion, les différents types d'écoulement de fluide. Vous apprendrez également à connaître les différents types de fluides.

Différents types de flux de fluide

Flux stable et instable :

Un écoulement est dit stable lorsque ses caractéristiques de fluide telles que la densité, la vitesse et la pression en un point ne changent pas avec le temps. Il peut être exprimé mathématiquement comme :

Où V est la vitesse du fluide

P est la pression du fluide, et

J est la densité du fluide.

Un écoulement peut également être connu pour être instable lorsque les caractéristiques du fluide telles que la vitesse, la pression et la densité en un point changent par rapport au temps. Il s'exprime mathématiquement par :

Schéma d'écoulement stationnaire et instationnaire en mécanique des fluides :

Débit uniforme et non uniforme :

L'écoulement uniforme est un type d'écoulement de fluide dans lequel la vitesse de l'écoulement à un instant donné ne change pas par rapport à l'espace (dans le sens de la longueur de l'écoulement). Il peut également s'exprimer mathématiquement comme :

D'autre part, l'écoulement non uniforme est un type d'écoulement de fluide dans lequel sa vitesse d'écoulement à un instant donné change par rapport à l'espace. Mathématiquement, un flux non uniforme peut être exprimé comme :

Schéma d'un flux uniforme et non uniforme :

Écoulement laminaire et turbulent

Les types d'écoulement de fluide laminaire sont des écoulements dans lesquels leurs particules de fluide se déplacent le long d'une ligne de courant ou de trajectoires bien définies. Cela se produit de manière à ce que toutes les lignes de courant soient droites et parallèles les unes aux autres. Dans ce type d'écoulement, on dit que les particules de fluide se déplacent dans des lamelles. Les couches en flux laminaire glissent en douceur sur la couche adjacente. L'écoulement est dit laminaire lorsque le nombre de Reynolds est supérieur à 4000.

Néanmoins, l'écoulement turbulent est un type d'écoulement dans lequel les particules de fluide se déplacent en zigzag. Ce mouvement en zigzag forme de fortes turbulences et des tourbillons, entraînant une perte d'énergie élevée. L'écoulement est turbulent lorsque le nombre de Reynolds est également supérieur à 4000. Eh bien, un écoulement de fluide dans une conduite qui a un nombre de Reynolds compris entre 2000 et 4000 est dit dans un état de transition. Vous pouvez maintenant voir que l'écoulement laminaire et turbulent dans l'écoulement du tuyau est caractérisé sur la base du nombre de Reynold.

Schéma d'écoulement laminaire et turbulent :

Flux compressibles et incompressibles

Dans un écoulement compressible, sa densité de fluide change d'un point à un autre. Autrement dit, la densité n'est pas constante. Par exemple, J non constant.

D'autre part, l'écoulement incompressible est un type d'écoulement dans lequel la densité du fluide est constante d'un point à un autre. c'est-à-dire que les liquides sont généralement incompressibles et les gaz sont compressibles. J=constante. Où J est la densité du fluide.

Flux rotationnels et irrotationnels

Un écoulement rotationnel est un type d'écoulement dans lequel les particules de fluide tournent autour de leur propre axe tout en s'écoulant le long des lignes de courant. Un écoulement irrotationnel se produit si les particules de fluide ne tournent pas tout en s'écoulant le long de la ligne de courant autour de leur propre axe. Enfin,

Flux à une, deux et trois dimensions

L'écoulement de fluide unidimensionnel est un type d'écoulement de fluide dans lequel son paramètre d'écoulement, comme la vitesse, est exprimé en fonction du temps et des coordonnées spatiales. Cela peut être exprimé comme,

u =f (x, y), v=0 ; w=0 ;

La vitesse le long des directions y et z, c'est-à-dire v et w, est considérée comme négligeable.

Deuxièmement, un écoulement bidimensionnel est un écoulement dans lequel la vitesse est fonction du temps et de deux coordonnées spatiales rectangulaires. Elle est considérée comme négligeable lorsque la vitesse s'écoule dans la troisième direction. C'est-à-dire

u =f (x, y); v =g (x, y); w =0 ;

Enfin, l'écoulement tridimensionnel est une sorte d'écoulement de fluide dans lequel la vitesse est fonction du temps et de trois coordonnées spatiales rectangulaires mutuellement perpendiculaires (x, y et z). c'est-à-dire

u =f (x, y, z) ; v =g (x, y, z); w =h (x, y, z)

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur l'écoulement des fluides en mécanique des fluides

profitons maintenant de cette occasion pour discuter des différents types de fluides.

Types de fluides

Voici les différents types de fluide :

Fluide idéal – ces types de fluides ne peuvent pas être comprimés et leur viscosité n'entre pas dans la catégorie d'un fluide idéal. On dit qu'il est imaginaire, c'est-à-dire que le fluide n'existe pas dans la réalité.

Vraiment fluide – ces fluides sont réels car ils possèdent de la viscosité.

Fluide newtonien – c'est quand un fluide obéit à la loi de viscosité de Newton.

Fluide non newtonien – lorsque le fluide n'obéit pas à la loi de viscosité de Newton.

Liquide plastique idéal – ces types de fluides sont connus lorsque la contrainte de cisaillement est proportionnelle au gradient de vitesse et que la contrainte de cisaillement est supérieure à la limite d'élasticité.

Fluide incompressible - c'est lorsque la densité du fluide ne change pas avec l'application d'une force externe.

Fluide compressible - est lorsque la densité du fluide change avec l'application d'une force externe.

Le tableau ci-dessous montre la densité et la viscosité de différents types de fluides

Types de fluides	Densité	Viscosité
Fluide idéal	Constante	Zéro
Vraiment fluide	Variable	Non nul
Fluide newtonien	Constante/Variable	T=u(mec)
Fluide non newtonien	Constante/Variable	T≠u(dudy)
Fluide incompressible	Constante	Non nul/zéro
Fluide compressible	Variable	Non nul/zéro

Conclusion

C'est tout pour l'article "Divers types d'écoulements de fluides" où nous avons également listé les types de fluides disponibles.

J'espère que vous aimez la lecture, si c'est le cas, partagez-la avec d'autres étudiants. Merci d'avoir lu. À la prochaine !