Qu’est-ce qu’un flux externe – Définition

Débit externe

En dynamique des fluides, l’écoulement externe est un tel écoulement dans lequel les couches limites se développent librement, sans contraintes imposées par les surfaces adjacentes. Par rapport au flux interne, les flux d’ entrée et les flux externes présentent des effets très visqueux confinés à des « couches limites » à croissance rapide dans la région d’entrée, ou à des couches de cisaillement minces le long de la surface solide. En conséquence, il existera toujours une région de l’écoulement à l’extérieur de la couche limite . Dans cette région, la vitesse, la température et / ou la concentration ne changent pas et leurs gradients peuvent être négligés.

Cet effet provoque l’expansion de la couche limite et l’épaisseur de la couche limite est liée à la racine carrée de la viscosité cinématique du fluide.

Cela est démontré sur l’image suivante. Loin du corps, le flux est presque non visqueux, il peut être défini comme le flux d’un fluide autour d’un corps qui est complètement submergé.

Écoulement de fluide sur une plaque plate

En général, lorsqu’un fluide s’écoule sur une surface stationnaire , par exemple la plaque plate, le lit d’une rivière ou la paroi d’un tuyau, le fluide touchant la surface est immobilisé par la contrainte de cisaillement sur la paroi. La région dans laquelle l’écoulement s’ajuste de la vitesse nulle à la paroi à un maximum dans le courant principal de l’écoulement est appelée la couche limite . Le concept de couches limites est important dans toute la dynamique des fluides visqueux et également dans la théorie du transfert de chaleur.

Les caractéristiques de base de toutes les couches limites laminaires et turbulentes sont présentées dans le flux de développement sur une plaque plate. Les étapes de la formation de la couche limite sont illustrées dans la figure ci-dessous:

Les couches limites peuvent être laminaires ou turbulentes selon la valeur du nombre de Reynolds.

Voir aussi: Couche limite

Tube en flux croisé

L’écoulement transversal des tubes ou des cylindres montre de nombreux régimes d’écoulement, qui dépendent du nombre de Reynolds .

• Re _D <5 . Aux nombres de Reynolds inférieurs à 1, aucune séparation ne se produit.
• 5 ≤ Re _D ≤ 45 . Dans cette plage de nombres de Reynolds, le flux se sépare de l’arrière du tube et une paire symétrique de tourbillons se forme dans le sillage proche .
• 40 ≤ Re _D ≤ 150 . Dans cette plage de nombres de Reynolds, le sillage devient instable et une perte de V ortex est initiée.
• 150 <Re _D <300 . Dans cette plage de nombres de Reynolds, le flux est transitoire et devient progressivement turbulent à mesure que le nombre de Reynolds augmente.
• 300 <Re _D <1,5 · 10 ⁵ . Cette région est appelée sous-critique. La couche limite laminaire se sépare à environ 80 degrés en aval du point de stagnation avant et l’excrétion du vortex est forte et périodique.
• 2 · 10 ⁵ <Re _D <3,5 · 10 ⁶ . Les effets tridimensionnels perturbent le processus de délestage régulier et le spectre des fréquences de délestage est élargi. Avec une nouvelle augmentation de Re _D , le flux entre dans le régime critique.
• Re _D > 3,5 · 10 ⁶ . Ce régime est appelé supercritique. Dans ce régime, une perte de tourbillon régulière est rétablie avec une couche limite turbulente à la surface du tube.