5. La turbulence, les techniques, la nature et la vie
• Hydrodynamique et aérodynamique subsonique
Depuis l'écoulement naturel des eaux jusqu'aux ultimes développements de la mécanique des fluides industrielle, la turbulence est omniprésente, Re étant généralement très grand : elle résulte soit du mouvement relatif d'un corps (généralement solide) et du fluide, soit d'un écart de vitesse dans la masse de ce dernier. La répartition des vitesses à proximité des parois est très différente de ce qu'elle serait en situation laminaire, avec des effets pratiques extrêmement importants : pour une vitesse relative donnée, les traînées de frottement et les pertes de charge dans les conduites sont accrues considérablement, et ce d'autant plus que la paroi est plus rugueuse ; par ailleurs, les vitesses étant plus élevées à proximité de la paroi, les décollements de couche limite sont retardés, et donc les traînées de forme diminuées et les portances maximales accrues. Dans la masse du fluide et la partie externe des écoulements de paroi, les gros tourbillons turbulents peuvent se développer assez librement et les zones de turbulence libre absorbent progressivement le milieu extérieur avec une vitesse d'entraînement de l'ordre de 10 à 20 p. 100 de l'écart de vitesse moyenne. Beaucoup plus grande que ν, νt uniformise l'écoulement moyen et dissipe son énergie avec une grande efficacité, souvent mise à profit dans les applications.
Dans l'exemple de l'aéronautique subsonique, on cherche à limiter l'augmentation de traînée due à la turbulence par des méthodes passives ou actives de maintien de la laminarité (aspiration) ou de manipulation (riblets) de la couche limite turbulente. On s'efforce de réduire le bruit et les vibrations engendrés par les efforts fluctuants, et encore d'éviter des problèmes de mécanique du vol par détection de la turbulence de ciel clair et des cisaillements à basse altitude. Inversement, on utilise la turbulence pour retarder les décollements aux fortes incidences afin d'augmenter la portance maximale et de maintenir l'efficacité des gouvernes. La turbulence est enfin mise à profit dans les propulseurs, pour augmenter les taux de compression et favoriser combustion et refroidissement.
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