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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)

Mécanique des fluides is the branch of applied mécanique concerned with the statics (fluids at rest) and dynamics (fluids in motion) of liquids and gases. It applies fundamental principles of mass, momentum, and 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 permet de prédire la transition d'un écoulement laminaire régulier et ordonné à un écoulement turbulent chaotique. Parmi les autres nombres importants, on peut citer le nombre de Mach pour les écoulements compressibles et le nombre de Froude pour les écoulements à surface libre. Compte tenu de la complexité des équations qui régissent les écoulements, notamment pour les écoulements turbulents, la dynamique numérique des fluides (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

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Thèmes abordés : mécanique des fluides, dynamique des fluides, équations de Navier-Stokes, viscosité, écoulement 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)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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