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b) La qualité des écoulements et l'expérience de REYNOLDS :

Chacun a déjà pu remarquer les différents régimes que peuvent prendre certain écoulements, que ce soit celui du filet d'eau sortant d'un robinet ou celui de l'exemple maintenant classique de la fumée de cigarette (voir figure 3).
Grâce à un montage approprié (figure 4) REYNOLDS démontra expérimentalement que l'écoulement dans un tube se modifiait au bout d'un certain temps, ou plutôt au bout d'une certaine distance compte tenu de la vitesse de l'écoulement, du diamètre du tuyau, et de la température du fluide : après s'être maintenu identique à lui-même, le filet de colorant qui matérialise le trajet, s'épaissit à un moment donné pour se répandre trés rapidement dans la totalité de la section du tube. Autrement dit, l'écoulement "laminaire", a "transité" pour devenir "turbulent".
En faisant varier les paramètres vitesse de l'écoulement et diamètre du tube,
REYNOLDS découvrit dans un premier temps qu'il y existait une certaine constance,
notamment pour le produit vitesse fois diamétre. En faisant varier la température du
fluide, il constata finalement que ce qui était constant, c'était le produit
,
représentant ici la
viscosité cinématique du fluide. Cette constante a été appelé le Nombre de Reynolds
"Re" qui est une grandeur sans dimension. Sa valeur dans cette expérience
était d'environ 12.800 au point de transition.
Si l'on entend tellement parler de ce Nombre, en aéronautique c'est qu'il est de première importance pour ce qui est de la qualité des écoulements (notamment la transition laminaire/turbulent), ainsi que pour son effet sur la traînée de frottement.

figure 4 : L'expérience de Reynolds
Pourquoi accorde-t-on une telle importance à la qualité des écoulements ? Tout simplement parce que le Coefficient de frottement fluides/paroi est fort différent selon que la couche limite est laminaire ou turbulente (voir figure 5).
De fait, le fluide vu par la paroi (ce peut étre de l'air ) se présente comme étant plus ou moins visqueux.
Connaitre le Reynolds local en chaque point d'un corps permet donc de savoir quel est l'endroit où la couche limite va transiter et quel coefficient de frottement lui appliquer. Or, comme la valeur de ce coefficient varie dans des proportions notables (de 1 à 5 en faveur de l'écoulement laminaire et pour les vitesses rencontrées en aéronautique légère), on conçoit aisément tout l'intérét qu'il y a à garder un maximum de laminarité partout ou cela est possible.

figure 5 : Cf = f(Re)