Couche limite turbulente
Le concept de couches limites a de l’importance dans l’ensemble de la dynamique des fluides visqueux, de l’aérodynamique ainsi que dans la théorie du transfert de chaleur. Les caractéristiques de base de toutes les couches limites laminaires et turbulentes sont présentées dans le flux en développement sur une plaque plate. Les étapes de la formation de la couche limite sont indiquées dans la figure ci-dessous:
Les couches limites peuvent être laminaires ou turbulentes en fonction de la valeur du nombre de Reynolds . Ici aussi, le nombre de Reynolds représente le rapport entre les forces d’inertie et les forces visqueuses et constitue un paramètre utile pour prédire si une condition d’écoulement sera laminaire ou turbulente. Il est défini comme:
dans laquelle V est la vitesse moyenne de l’écoulement, D une dimension linéaire caractéristique, la densité de fluide ρ, la viscosité dynamique µ et la viscosité cinématique ν.
Pour les nombres de Reynolds inférieurs , la couche limite est laminaire et la vitesse dans le flux change uniformément à mesure que l’on s’éloigne du mur, comme indiqué à gauche de la figure. À mesure que le nombre de Reynolds augmente (avec x), l’ écoulement devient instable et finalement, pour les nombres de Reynolds supérieurs, la couche limite est turbulente et la vitesse en aval est caractérisée par des écoulements tourbillonnants instables (changeant dans le temps) à l’intérieur de la couche limite.
La transition de la couche limite laminaire à la couche turbulente se produit lorsque le nombre de Reynolds à x dépasse Re x ~ 500 000 . La transition peut se produire plus tôt, mais cela dépend surtout de la rugosité de la surface . La couche limite turbulente s’épaissit plus rapidement que la couche limite laminaire en raison de la contrainte de cisaillement accrue à la surface du corps.
Voir aussi: Épaisseur de la couche limite
Voir aussi: Tube en flux croisé – flux externe
Référence spéciale: Schlichting Herrmann, Gersten Klaus. Théorie des couches limites, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2000, ISBN: 978-3-540-66270-9
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