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Mécanique des fluides

1750
  • Archimedes
  • Daniel Bernoulli
  • Leonhard Euler
  • Claude-Louis Navier
  • George Gabriel Stokes
Expérience de laboratoire de mécanique des fluides démontrant les principes de flottabilité et de dynamique des fluides.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Fluide mécanique est la branche de la mécanique appliquée qui s'intéresse à la statique (fluides au repos) et à la dynamique (fluides en mouvement) des liquides et des gaz. Elle applique les principes fondamentaux de la masse, de la quantité de mouvement et de l'inertie. économie d'énergie pour analyser et prévoir le comportement des fluides. Ses applications sont vastes, allant de l'aérodynamique et de l'hydraulique à la météorologie et à l'océanographie.

Les équations de mouvement qui régissent un fluide visqueux sont les équations de Navier-Stokes. Il s'agit d'un ensemble d'équations aux dérivées partielles non linéaires qui résultent de l'application de la deuxième loi de Newton au mouvement des fluides, combinée à l'hypothèse que la contrainte du fluide est la somme d'un terme visqueux diffusant et d'un terme de pression. Pour un fluide compressible newtonien, l'équation vectorielle est la suivante : [latex]\rho(\frac{\partial \mathbf{v}}{\partial t} + \mathbf{v} \cdot \nabla \mathbf{v}) = -\nabla p + \nabla \cdot \mathbf{T} + \mathbf{f}[/latex], où [latex]\rho[/latex] est la densité, [latex]\mathbf{v}[/latex] est la vitesse, [latex]p[/latex] est la pression, [latex]\mathbf{T}[/latex] est le tenseur des contraintes et [latex]\mathbf{f}[/latex] représente les forces du corps. La résolution de ces équations est un défi majeur dans ce domaine.

Le comportement des fluides est souvent caractérisé par des nombres sans dimension. Le plus connu est le Nombre de Reynolds (Re), qui décrit le rapport entre les forces d'inertie et les forces visqueuses et qui est utilisé pour prédire la transition d'un écoulement laminaire lisse et ordonné à un écoulement turbulent chaotique. D'autres nombres importants comprennent le Nombre de Mach pour les écoulements compressibles et le nombre de Froude pour les écoulements à surface libre. En raison de la complexité des équations de base, en particulier pour les écoulements turbulents, la dynamique des fluides numérique (CFD) est devenue un outil essentiel, utilisant des méthodes numériques pour résoudre et analyser les problèmes impliquant des écoulements de fluides.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Mécanique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Hypothèse de la mécanique des milieux continus
  • Les lois du mouvement de Newton
  • Principes de la thermodynamique
  • Développement du calcul
  • Principe d'Archimède sur la flottabilité

Applications

  • aérodynamique (conception d'ailes d'avions, de voitures et d'éoliennes)
  • hydraulique (conception de barrages, de pipelines et de pompes)
  • météorologie (prévisions météorologiques et modélisation du climat)
  • génie biomédical (analyse du flux sanguin dans les artères)
  • ingénierie environnementale (modélisation de la dispersion des polluants dans l'air et l'eau)

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • microfluidic ‘lab-on-a-chip’ devices for rapid medical diagnostics
  • systèmes de récupération d'humidité atmosphérique basés sur une physique de condensation optimisée
  • silent drone propellers with designs bio-inspired by owl wings to reduce turbulence
  • actionneurs à plasma pour contrôler le flux d'air sur les ailes des avions sans pièces mobiles
  • éoliennes à axe vertical efficaces pour les environnements urbains
  • systèmes avancés d'extinction d'incendie qui utilisent de la brume avec des tailles de gouttelettes optimisées
  • revêtements hydrodynamiques pour navires imitant la peau de requin pour réduire la traînée
  • boucle fermée irrigation systems that model water flow in soil to minimize waste
En rapport avec : mécanique des fluides, dynamique des fluides, équations de Navier-Stokes, viscositéécoulement turbulent, écoulement laminaire, aérodynamique, cfd.

Contexte historique

Mécanique des fluides

1687
1687
1738
1750
1757
1788
1800
1678
1687
1687
1738
1750
1785
1788
1800

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

10e année anniversaire

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