2. Viscosité : concept de couche limite
• Écoulement d'un fluide faiblement visqueux
La viscosité d'un fluide, qui n'est jamais strictement nulle, peut modifier considérablement l'écoulement que la théorie du fluide parfait avait laissé prévoir.
La viscosité est responsable de phénomènes aussi importants que le frottement à la paroi, l'échauffement cinétique, le décollement, la création de la circulation nécessaire à la sustentation, etc. Elle joue, par ailleurs, un rôle très important dans l'étude des sillages.
En aérodynamique, on se limite à l'étude des fluides faiblement visqueux dont les mouvements sont caractérisés par des nombres de Reynolds très grands, le cas des faibles nombres de Reynolds relevant plutôt de la mécanique des fluides.
Outre la viscosité, les fluides réels possèdent aussi des propriétés de conductibilité thermique et de diffusion massique. À l'échelle macroscopique, ces propriétés se traduisent par des effets de diffusion de quantité de mouvement, de diffusion de chaleur et de masse qui apparaissent dans les écoulements lorsque ceux-ci présentent des non-uniformités importantes de vitesse, de température, de pression ou de concentration des espèces chimiques constituant le gaz. En aérodynamique, ces phénomènes se concentrent essentiellement au voisinage des parois où se forme la couche limite, dans les sillages qui résultent de la confluence de couches limites ou encore dans les jets. La viscosité, la conductibilité thermique et la diffusion massique sont des propriétés du fluide qui ont une interprétation à l'échelle moléculaire dans le cas des gaz. À l'aide de la théorie cinétique, on montre que ces propriétés résultent du bilan statistique des échanges de quantité de mouvement et d'énergie lors des chocs moléculaires. Ces propriétés peuvent se calculer théoriquement si l'on connaît les lois d'interaction entre les molécules.
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