Qu'est-ce que la mécanique des fluides et quelle est son utilité ?

La mécanique des fluides fait partie de la science qui étudie les milieux continus. Cette partie de la science étudie le comportement des liquides et des gaz au repos (hydrostatique) et en mouvement (dynamique des fluides). La modélisation mathématique des phénomènes empiriques fait appel à des nombres sans dimensions.

Les types de fluides et leurs propriétés

Compressibilité Les liquides sont des fluides non compressibles, c'est-à-dire que leur volume ne change pas quelle que soit la force de la contrainte exercée alors que les gaz sont eux des fluides compressibles dont la pression varie de façon inversement proportionnelle au volume. Propriétés physiques Les principales propriétés physiques des fluides sont la masse volumique ou masse par unité de volume et la viscosité qui mesure la résistance du fluide au changement de forme. Fluides newtoniens et non newtoniens Les fluides sont classés selon la variation de leur viscosité en fonction de la contrainte exercée à une température donnée. On parle de fluide newtonien lorsque la viscosité reste constante quand la contrainte varie, l'eau est un fluide newtonien. En revanche, le fluide est non newtonien si la viscosité varie lorsque la contrainte varie, la pâte de dentifrice, la boue liquide ou le yaourt sont des fluides non newtoniens.

Les grands principes de la mécanique des fluides

Régimes d'écoulement Un écoulement est caractérisé par son régime. Il est laminaire lorsqu'à un instant "t", tous les vecteurs de vitesse du fluide sont parallèles et égaux. Le régime est turbulent dans le cas contraire (vecteurs vitesses de direction et de normes différents). Le nombre de Reynolds qui définit un régime d'écoulement varie de façon inversement proportionnelle à la viscosité et proportionnelle au diamètre de la section du tube où a lieu l'écoulement. Loi de Bernoulli Pour un fluide parfait (force de frottement sur les parois nulles) dans un tube de petite section, il y a conservation de l'énergie en tout point du tube. Cette loi explique que, dans le cas d'une restriction dans un tube, pour maintenir un débit constant, c'est la vitesse qui augmente au niveau de la restriction.

Les applications de la mécanique des fluides

Ingénierie La mécanique des fluides fait partie des sciences de l'ingénieur qui pourra évaluer, prédire ou expliquer le comportement d'un fluide dans un circuit ou dans un environnement en fonction des conditions de fonctionnement. Il pourra calculer un appareil et dimensionner un équipement (calcul d'une pompe ou d'un venturi par exemple). Domaines Cela concerne donc tous les domaines industriels et scientifiques où on utilise de l'eau, un liquide organique quelconque ou un gaz. On peut imaginer facilement l'énorme étendue des secteurs utilisant la mécanique des fluides. Ainsi, des secteurs comme les centrales nucléaires, les industries chimiques et alimentaires, l'aéronautique, la géologie, la météorologie, etc. vont faire appel à la mécanique des fluides.