MECANIQUE DES FLUIDES I (Cours et Applications)

Dr YOUCEFI Sarra : Mécanique des fluides I (Cours et Applications) 4 Chapitre 1 : Propriétés des fluides 1 1 Définition d’un fluide On appelle fluide un orps qui n’a pas de forme propre et qui est failement déformale

Chapitre 9 : La mécanique des fluides

La mécanique des fluides est un sous-ensemble de la mécanique des milieux continus C’est le domaine de la physique qui comprend l’étude des gaz et des liquides à l’équilibre et en mouvement La mécanique des fluides se compose de deux parties: - La statique des fluides, qui étudie les fluides au repos Elle comprend la statique

NOTIONS DE MECANIQUE DES FLUIDES

- la statique des fluides, ou hydrostatique qui étudie les fluides au repos C'est historiquement le début de la mécanique des fluides, avec la poussée d'Archimède et l'étude de la pression - la dynamique des fluides qui étudie les fluides en mouvement Comme autres branches de la mécanique des fluides

MECANIQUE DES FLUIDES

(forces) extérieures La mécanique des fluides se compose de l’étude des fluides au repos (hydrostatique) et des fluides en mouvement (hydrodynamique) Les applications de la mécanique des fluides sont très importantes notamment dans la marine, l’océanographie, la météorologie, la médecine, etc

Mécanique des fluides en 20 fiches - Dunod

8 Mécanique des fluides en 20 fiches −→v (M) = moyenne des vecteurs vitesses des particules contenues dans le volume dV M dV v (M) • Différence solide/fluide Dans un solide, les particules sont rigidement liées les unes aux autres, contrairement à un fluide :fluides = liquides et gaz • Différence liquide/gaz

Cours Mécanique des Fluides - F2School

Cours de Mécanique des Fluides----- STATIQUE DES FLUIDES ----- - Introduction: solide, liquide, gaz; qu'est-ce qu'un fluide ? - Propriétés du fluide parfait en équilibre - Théorème fondamental de la statique des fluides - Applications-observations: surface libre; surface de séparation de liquides non

MÉCANIQUE DES FLUIDES Cours - FEMTO

Remarque:Lavitessev en mécanique des ﬂuides désigne la norme du vecteur vitesse d’une particule de ﬂuide En conséquence on peut avoir v (M)=0bien que la vitesse moyenne d’une molécule soit non nulle :

MÉCANIQUE DES FLUIDESMÉCANIQUE DES FLUIDES

aurons à considérer en mécanique des fluides Force de volume : force de pesanteur Les champs de force (de pesanteur, magnétique, électrique, etc ) exercent sur les particules fluides des actions à distance qui sont proportionnelles aux volumes des particules Ce sont les forces de volume

COURS DE MECANIQUE DES FLUIDES - researchgatenet

La mécanique des fluides a pour objet, d‟une part, l‟étude des comportements statiques et dynamiques des fluides, et d‟autre part l‟étude des interactions entre fluides et solides

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UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA

TECHNOLOGIE MOHAMED BOUDIAF ORAN

FACULTE DE GENIE MECANIQUE

DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

MECANIQUE DES FLUIDES I

(Cours et Applications) Polycopié de Mécanique des Fluides I " Cours et applications» destiné aux étudiants de 2ème année de Licence (Semestre 3)

Sciences et Technologie (ST)

Préparé par :

Dr YOUCEFI Sarra

Maitre de Conférences classe B

Département de Génie mécanique

Année Universitaire 2016-2017

Dr YOUCEFI Sarra : Mécanique des fluides I (Cours et Applications) 2

Avant propos

Ce polycopié de cours de Mécanique des Fluides I répond au programme officiel du étudiants de la deuxième année LMD (3ème semestre) du domaine Sciences et Technique des universités e fluides pour les étudiants de Génie mécanique. Ce document couvre la majorité des aspects de la mécanique des fluides. Il est comme suit : Dans le premier chapitre, on étudie les propriétés des fluides, la statique des fluides en deuxième chapitre et la dynamique des fluides parfaits incompressibles en troisième chapitre,

le dernier et quatrième chapitre est réservé à la dynamique des fluides réels incompressibles.

Ces quatre chapitres sont illustrés par des exercices résolus qui peuvent aider le

lecteur à mieux comprendre le cours.

La rédaction de ce polycopié à été tirée de la documentation existante au niveau de

toutes les bibliothèques et les sites Internet

Dr Sarra YOUCEFI

Dr YOUCEFI Sarra : Mécanique des fluides I (Cours et Applications) 3

Sommaire

Chapitre 1 : Propriétés des fluides

1.1. DĠfinition d'un fluide

1.2. Système d'unitĠs

1.3. Propriétés physiques des fluides

Compressibilité

Masse volumique

Densité

Poids volumique

Volume massique

Viscosité

Chapitre 2 : Statique des fluides

2.1. Notions de pression

2.2. Pression en un point d'un fluide au repos

2.4. Transmission des pressions dans les liquides

Chapitre 3 : Dynamique des fluides parfaits incompressibles

3.1. Equations générales de la dynamique des fluides parfaits

3.2. Ecoulement permanent

3.3. Equation de continuité

3.4. Débit massique, débit volumique

3.5. Théorème de Bernoulli (écoulement sans échange de travail)

3.6. Applications du théorème de Bernoulli

Vidange d'un rĠserǀoir

Tube de Venturi

Tube de Pitot

3.7. Théorème de Bernoulli (écoulement avec échange de travail)

3.8. ThĠorğme d'Euler

Chapitre 4 : Dynamique des fluides réels incompressibles

4.1. Régimes d'Ġcoulement

4.2. Ecoulement laminaire et turbulent

4.3. Pertes de charge

Pertes de charge linéaires

Pertes de charge singulières

4.4. Théorème de Bernoulli Généralisé

Références bibliographiques

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Chapitre 1 : Propriétés des fluides

1.1. DĠfinition d'un fluide

liquides et les gaz sont des fluides, ainsi que des corps plus complexes tels que les polymères ou les fluides alimentaires. Ils se déforment et s'Ġcoulent facilement. Un fluide englobe

1.2. Systğme d'unitĠs

Les unités de mesure utilisées dans ce document sont celles du système international (SI). Les unités principales de ce système sont rassemblées dans le tableau suivant : Tableau 1.1 : Principales unités dans le système international (SI) Longueur Masse Temps Pression Force Energie Puissance Mètre Kilogramme Seconde Pascal Newton Joule Watt (m) (Kg) (s) (Pa) (N) (J) (W)

L M T ML-1T-2 MLT-2 ML2T-2 ML2T-3

1.3. Propriétés des fluides

Tous les fluides possèdent des caractéristiques permettant de décrire leurs conditions

fluides on a :

1.3.1 Compressibilité

1.3.2 Masse volumique et densité

1.3.3 Poids volumique

1.3.4 Volume massique

1.3.5 Viscosité

1.3.1 Compressibilité

La compressibilité est le caractère de variation de volume de fluide avec une variation de pression (dp), le volume de fluide subit une diminution de volume (dV). L'augmentation de pression entraine une diminution de ǀolume.

Le coefficient de compressibilité est :

dpV dV dp

VdV /

(Pa-1), (m2/N) (1.1) : coefficient de compressibilité (m2/N)

V : volume de fluide (m3)

dV : variation de volume (m3) Dr YOUCEFI Sarra : Mécanique des fluides I (Cours et Applications) 5 dp : variation de pression (N/m2)

1.3.2 Masse volumique et densité

a) Masse volumique : La masse volumique d'un fluide est la masse de l'unitĠ de volume de ce fluide. Elle s'eǆprime en kg/m3 Les fluides sont caractérisés par leur masse volumique V M

Volume

masse U (1.2)

M : masse du fluide (kg)

V : volume du fluide (m3)

: masse volumique (kg/m3) Fluides mercure eau de mer eau pure huile essence butane air (kg/m3) 13 600 1030 1000 900 700 2 1.293 b) Densité La densité : elle mesure le rapport de la masse volumique du fluide rapportée à un corps de rĠfĠrence. C'est une grandeur sans unitĠ dĠfinie par : réfd U (1.3)

Eau : pour les solides et les liquides

Air : pour les gaz

Exemples :

11000

1000 eaud

7.01000

700 essenced

Les liquides sont caractérisés par une masse volumique relativement importante ; liquide ب Pour les gaz, la masse volumique dépend de la température et de la pression.

1.3.3 Poids volumique (poids spécifique) :

(N/m3)

Il reprĠsente la force d'attraction eǆercĠe par la terre sur l'unitĠ de ǀolume, cΖest-à-dire le

poids de l'unitĠ de ǀolume. V G V Mg V Vg g (N/m3) (1.4) Dr YOUCEFI Sarra : Mécanique des fluides I (Cours et Applications) 6

1.3.4 Volume massique (volume spécifique)

volumique M VvV V 1 (m3/kg) (1.5)

1.3.5 Viscosité

à faire déplacer les couches de fluide les unes par rapport aux autres. Lorsque le fluide se

déplace en couches parallèles ; le facteur de proportionnalité est le coefficient de viscosité

dynamique, ( ) et on écrit alors : (1.6) La viscosité cinématique, , est définie comme étant le rapport entre la viscosité dynamique et la masse volumique. (1.7)

Pa.s : Pascal seconde

Pl : Poiseuille avec 1 Pa.s = 1 Pl =1kg /ms

Dans le systğme CGS l'unitĠ est le Poise (Po) avec 1 Po = 10-1 Pl dy duW PQ Dr YOUCEFI Sarra : Mécanique des fluides I (Cours et Applications) 7

1.4. Applications

Exercice 1

Soit un ǀolume d'huile Vс 6m3 qui pèse G= 47KN. Calculer la masse volumique, le poids

spécifique et la densité de cette huile sachant que g= 9.81 m/s2. Calculer le poids G et la masse

M d'un ǀolume Vс 3 litres d'huile de boite de ǀitesse ayant une densitĠ Ġgale ă 0.9

Solution

Masse volumique

V MgV

G6*81.9

1000.47

5.798 kg/m3

Poids volumique

81.9*5.798

3.7833

N/m3

Densité

réfd U 1000

5.798d7985.0

Poids ;

V GY G = V* = g V = 0.9 103. 9.81. 3.10-3 = 26.48 N

Masse : M = V = 0.9 103 3.10-3 = 2.7 kg

g GM 81.9

48.26kg7.2

Exercice 2

- l'accĠlĠration de la pesanteur gс9,81 mͬs2

Solution

81.910007.0

6867
N/m3

Exercice 3

cinématique = 1.1 St

Solution

900.10*1.14

sPa.099.0 PQ Dr YOUCEFI Sarra : Mécanique des fluides I (Cours et Applications) 8

Exercice 4

La ǀiscositĠ de l'eau ă 20Σc est de 0.01008 Poise. Calculer - La viscosité absolue (dynamique)

- Si la densité est de 0.988, calculer la valeur de la viscosité cinématique en m2/s et en Stokes

Solution

1 Po = 10-1 Pl

sPa.001008.0 = 1.02 * 10-6 m2/s = 1.02 10-2 St

Exercice 5

viscosité cinématique en stockes sachant que sa densité est d=0,95.

Solution

= 10-4 m2/s = 1 St (1 stokes = 1 cm2/s = 10-4 m2/s)

Exercice 6

les paramğtres ă l'Ġtat final sont : p2= 250bar et V2= 30dm3. Calculer le coefficient de

compressibilité de ce liquide

Solution

dpV dV dp

VdV /

5.30*)50250(

)305.30( 1510*2.8 bar

PQ 988

001008.0Q

PQ 950

095.0Q

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Chapitre 2 : Statique des fluides

2.1. Introduction

La statique des fluides est la branche de la mécanique des fluides qui traite principalement fluides.

2.2. Notions de pression

La pression exercée par une force F agissant perpendiculairement sur une surface S est : Force PF S (2.1) L'unitĠ lĠgale (SI) de pression est le Pascal. 1Pa = 1 2m N On utilise Ġgalement l'hectopascal (hPa) 1hPa = 100 Pa

Autres unités :

le bar 1bar = 105 Pa = 105 2m N l'atmosphğre 1atm = 101325 Pa = 1013 hPa appelée pression atmosphérique.

Pascal (Pa) Bar Atmosphère

Pascal 1 10-5 9.869 10-6

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Année Universitaire 2016-2017

Avant propos

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Sommaire

Chapitre 1 : Propriétés des fluides

1.1. DĠfinition d'un fluide

1.2. Système d'unitĠs

1.3. Propriétés physiques des fluides

Compressibilité

Masse volumique

Densité

Poids volumique

Volume massique

Viscosité

Chapitre 2 : Statique des fluides

2.1. Notions de pression

2.2. Pression en un point d'un fluide au repos

2.4. Transmission des pressions dans les liquides

3.1. Equations générales de la dynamique des fluides parfaits

3.2. Ecoulement permanent

3.3. Equation de continuité

3.4. Débit massique, débit volumique

3.5. Théorème de Bernoulli (écoulement sans échange de travail)

3.6. Applications du théorème de Bernoulli

Vidange d'un rĠserǀoir

Tube de Venturi

Tube de Pitot

3.7. Théorème de Bernoulli (écoulement avec échange de travail)

3.8. ThĠorğme d'Euler

4.1. Régimes d'Ġcoulement

4.2. Ecoulement laminaire et turbulent

4.3. Pertes de charge

Pertes de charge linéaires

Pertes de charge singulières

4.4. Théorème de Bernoulli Généralisé

Références bibliographiques

Chapitre 1 : Propriétés des fluides

1.1. DĠfinition d'un fluide

1.2. Systğme d'unitĠs

L M T ML-1T-2 MLT-2 ML2T-2 ML2T-3

1.3. Propriétés des fluides

1.3.1 Compressibilité

1.3.2 Masse volumique et densité

1.3.3 Poids volumique

1.3.4 Volume massique

1.3.5 Viscosité

1.3.1 Compressibilité

Le coefficient de compressibilité est :

VdV /

V : volume de fluide (m3)

1.3.2 Masse volumique et densité

Volume

M : masse du fluide (kg)

V : volume du fluide (m3)

Eau : pour les solides et les liquides

Air : pour les gaz

Exemples :

1000 eaud

7.01000

700 essenced

1.3.3 Poids volumique (poids spécifique) :

1.3.4 Volume massique (volume spécifique)

1.3.5 Viscosité

Pa.s : Pascal seconde

Pl : Poiseuille avec 1 Pa.s = 1 Pl =1kg /ms

1.4. Applications

Exercice 1

Solution

Masse volumique

Masse : M = V = 0.9 103 3.10-3 = 2.7 kg

81.910007.0