Mécanique des fluides: Concepts clés

La science qui étudie les lois du mouvement des fluides, incluant les liquides et les gaz, et sert de base à la conception des conduites et des systèmes de transport des fluides.

Une substance composée de nombreuses petites particules capables de se déplacer librement les unes par rapport aux autres. Elle est déformable et continue.

L'étude des fluides au repos, qui comprend des concepts comme la poussée d'Archimède et la pression.

L'étude des fluides en mouvement, comprenant des phénomènes comme l'écoulement turbulent et la résistance au mouvement.

La branche de la mécanique des fluides qui étudie le transfert d'énergie cinétique et linéaire entre les particules d'un fluide.

Les forces de cohésion entre les particules d'un fluide sont faibles, permettant aux particules de se déplacer librement.

Le transfert de quantité de mouvement est important pour l'ingénierie dans des domaines tels que le transport des hydrocarbures, l'alimentation en eau et la gestion des eaux usées.

Des problèmes comme les coups de bélier dans les conduites d'eau, les inondations et la pollution des nappes souterraines sont liés au transfert de quantité de mouvement.

Les fluides qui ont une viscosité constante, indépendante de la vitesse et des contraintes, comme l'eau, l'air et la plupart des gaz.

Les fluides dont la viscosité varie en fonction de la vitesse et des contraintes, comme le sang, les gels.

Un fluide parfait ne prend pas en compte les effets de frottement interne, ce qui signifie que les forces de frottement tangentielles sont nulles.

Un fluide réel prend en compte les forces de frottement tangentielles qui s'opposent au glissement relatif des couches du fluide.

Un fluide incompressible ne change pas de volume sous l'effet de la pression extérieure. Les liquides sont généralement considérés comme incompressibles.

Un fluide compressible change de volume sous l'effet de la pression extérieure. Les gaz sont des fluides compressibles.

La masse volumique d'un fluide est le rapport entre sa masse et son volume. Elle mesure la densité du fluide.

Un fluide est homogène si sa masse volumique est la même en tous ses points.

Le rapport de la force due à la masse du liquide à son volume.

Mesure de la variation relative du volume du liquide en réponse à une variation de pression.

La résistance à l'écoulement des différentes couches d'un fluide les unes sur les autres. Plus la viscosité est élevée, plus le fluide est difficile à écouler.

Mesure de la force tangentielle nécessaire pour maintenir un certain taux de cisaillement dans un fluide.

Le rapport de la viscosité dynamique à la masse volumique du liquide.

Le produit de la densité du fluide par l'accélération de la pesanteur.

Le produit du poids volumique du fluide par le volume du fluide.

Pente de la droite tangente à la courbe de vitesse en un point donné dans le fluide.

La contrainte est une force, en grandeur et direction, par unité de surface. Elle comprend une composante normale (σ) et une composante tangentielle (τ).

Les liquides ne supportent pas de contraintes tangentielles au repos, contrairement aux solides.

Les fluides sont considérés comme homogènes si leurs propriétés mécaniques sont uniformes en tout point. Ils sont isotropes si ces propriétés sont identiques dans toutes les directions.

La masse volumique ρ d'un liquide est généralement constante. La viscosité traduit la résistance au mouvement dans un fluide.

En statique, les fluides sont considérés comme parfaits, c'est-à-dire sans viscosité, car ils sont au repos et sans mouvement.

La pression piézométrique est la somme de la pression absolue et de la pression due à l'altitude, représentée par pgz où p est la masse volumique du fluide, g l'accélération gravitationnelle et z l'altitude.

La hauteur piézométrique est la hauteur équivalente à la pression d'un fluide, calculée en divisant la pression absolue par le produit de la masse volumique et de l'accélération gravitationnelle.

La pression relative correspond à la différence entre la pression absolue et la pression atmosphérique.

La pression absolue est la pression totale exercée par un fluide, y compris la pression atmosphérique.

La pression négative correspond à une dépression par rapport à la pression atmosphérique.

La pression est une grandeur physique qui mesure la force appliquée sur une surface donnée. Elle est définie comme la force normale exercée par un fluide sur une surface, exprimée en unités de force par unité de surface (par exemple, en Pascals (Pa) dans le système international d'unités).

Les contraintes tangentielles, également connues sous le nom de forces de cisaillement, sont des forces qui agissent parallèlement à une surface. Les fluides au repos ne peuvent supporter que des contraintes normales, ce qui signifie que la force est perpendiculaire à la surface.

La pression dans un fluide est une grandeur scalaire, ce qui signifie qu'elle n'a pas de direction. Elle agit également de manière uniforme dans toutes les directions au sein d'un fluide au repos. Cela signifie qu'à un point donné dans un fluide au repos, la pression est la même dans toutes les directions.

La force de pression est toujours dirigée perpendiculairement à la surface sur laquelle elle est appliquée. Elle est également dirigée vers l'intérieur du fluide car elle représente la force exercée par le fluide sur la surface.

Le gradient de pression est un vecteur qui indique la direction et l'intensité du changement de pression dans l'espace. En termes simples, il indique à quel point la pression change à chaque point du fluide.

Dans un fluide soumis à la seule action de la pesanteur, la pression augmente avec la profondeur. La pression en un point donné est égale à la pression atmosphérique plus la pression due au poids du fluide au-dessus de ce point.

En statique des fluides, les courbes à pression constante sont horizontales. Cela signifie que la pression est la même à tous les points situés au même niveau dans un fluide au repos. Ce principe est connu comme le principe de Pascal.

L'équation $P + pgz = Cte$ s'applique à un fluide soumis à la seule action de la pesanteur. Elle exprime que la somme de la pression à un point donné, du poids du fluide au-dessus de ce point et d'une constante est toujours égale.