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Conservation de la masse

1757
Laboratoire de dynamique des fluides avec des ingénieurs analysant l'écoulement dans les canalisations, en mettant l'accent sur les principes de conservation de la masse.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Dans le continuum mécaniqueLe principe de conservation de la masse stipule que la masse d'un système fermé doit rester constante au cours du temps. Pour un fluide, cela s'exprime par l'équation de continuité. Sous sa forme différentielle eulérienne, elle s'écrit : ∂ρ/∂t + ∇ ⋅ (ρu) = 0, où ρ représente la masse volumique et u le champ de vitesse.

La conservation de la masse est un principe fondamental de la physique, et sa formulation mathématique en mécanique des milieux continus est connue sous le nom d'équation de continuité. Cette équation décrit précisément comment la densité d'un matériau varie dans l'espace et le temps. L'équation ∂ρ/∂t + ∇²(ρu) = 0 s'applique en tout point du milieu continu. Le terme ∂ρ/∂t représente le taux de variation de la densité en un point fixe (le terme local ou transitoire), tandis que le terme ∇²(ρu) est la divergence du flux de masse (ρu), représentant le débit net de masse sortant d'un volume infinitésimal autour de ce point.

The equation essentially states that if the density at a point is increasing, it must be because more mass is flowing into the infinitesimal volume than is flowing out, and vice versa. For a special case known as an incompressible flow, the density [latex]\rho[/latex] of a fluid parcel is assumed to be constant as it moves. In this case, the continuity equation simplifies significantly to [latex]\nabla \cdot \mathbf{u} = 0[/latex]. This simplified form is widely used in modeling liquids like water and in low-speed aerodynamics. The continuity equation is one of the core governing equations, alongside the conservation of momentum and energy, used in virtually all analyses in fluid dynamics and solid mechanics.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Dynamique des fluides

Taper

Loi physique

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Le principe philosophique de la conservation de la matière
  • Développement du calcul vectoriel et du théorème de divergence
  • Formulation des équations du mouvement des fluides par Leonhard Euler
  • Les travaux de Daniel Bernoulli sur la dynamique des fluides

Applications

  • conception de canalisations et de systèmes CVC pour garantir des débits appropriés
  • ingénierie aérospatiale pour le calcul des variations de densité de l'air autour des avions
  • hydrologie pour la modélisation de l'écoulement des rivières et du mouvement des eaux souterraines
  • météorologie pour prévoir les conditions météorologiques en fonction du mouvement des masses d'air

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Lié à : équation de continuité, conservation de la masse, dynamique des fluides, densité, champ de vitesse, écoulement incompressible, divergence, flux de masse.

Contexte historique

Conservation de la masse

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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