FLUIDES EN ÉCOULEMENT Méthodes et modèles Jacques PADET

Les trois types d’écoulements mis en évidence par l’expérience sont respectivementqualifiés de laminaire (phase 1) et turbulent (phases 2 et 3). Pour des raisons qui serontjustifiées plus loin, on appelle turbulent « lisse » le régime correspondant à la phase 2, etturbulent « rugueux » celui qui correspond à la phase 3.De plus, Reynolds a montré, en utilisant différents liquides et différents diamètres detubes, que la transition laminaire – turbulent (phase 1 – phase 2) ne dépend pas séparémentdes paramètres V, ou µ (viscosité dynamique du liquide), ou ρ (masse volumique) ou D(diamètre du tube), mais uniquement du groupement ρVD/µ, qui est un nombre sansdimension.Il fut convenu par la suite d’appeler nombre de Reynolds ce groupement que nousnoterons désormais Re.ρVDRe =µLa valeur critique Re c du nombre de Reynolds qui caractérise la transition laminaire –turbulent peut varier légèrement avec certaines conditions expérimentales (géométrie del’entrée du tube par exemple), mais elle n’est jamais inférieure à 2000, sa valeur la pluscourante étant voisine de 2200.2.2.2. – Expérience de la plaque planeOn peut se demander si certains aspects des observations précédentes ne sont pas liésau caractère particulier de la géométrie cylindrique ou à la nature du fluide (l’expérience estplus difficile à mettre en oeuvre avec un gaz). Une série d’observations complémentairesréalisées en géométrie plane montre qu’il n’en est rien.Une plaque plane de surface lisse est plongée dans un écoulement de fluide (gaz ouliquide) dont la vitesse U ∞ est uniforme ; elle est disposée parallèlement à la direction de U ∞ ,et son bord d’attaque est biseauté pour éviter des phénomènes parasites (fig. 2.3).FIG. 2.3. – Régimes d’écoulement sur une plaque planeEn un point choisi à proximité de la plaque et du bord d’attaque, on fait arriver un filetde colorant (liquide ou gaz selon la nature de l’écoulement principal), à la même vitesse U ∞ .Comme dans l’expérience de Reynolds, on observe le comportement du colorant et l’onconstate l’apparition de phénomènes analogues :