Régimes d'écoulement
La connaissance du régime d'écoulement d'un fluide est un point clé en génie des procédés, car il a une influence sur la plupart des phénomènes, en particulier les transferts de chaleur, de matière, les pertes de charges etc...
Trois grands régimes d'écoulement ont été définis par Reynolds (1883) :
L'écoulement laminaire : écoulement rectiligne, le fluide s'écoule en filets parallèles à l'axe de la conduite, sans mélange.
L'écoulement intermédiaire : l'écoulement est plus ou moins rectiligne, avec un peu de mélange (petits tourbillons).
L'écoulement turbulent : l'écoulement se fait avec de grands tourbillons, avec un mélange important.
A : écoulement laminaire
B : écoulement intermédiaire
C : écoulement turbulent
Le régime d'écoulement dépend du débit de fluide, du diamètre de la conduite et des propriétés du fluide. Il est déterminé grâce au nombre de Reynolds, défini comme suit dans le cas d'un écoulement dans une conduite cylindrique :
: nombre de Reynolds (sans dimension)
: masse volumique du fluide (kg.m-3)
: vitesse moyenne du fluide (m.s-1)
: diamètre de la conduite (m)
: viscosité dynamique du fluide (Pa.s)
: viscosité cinématique du fluide (m2.s-1)
Pour Re<2000, l'écoulement est laminaire.
Pour 2000<Re<10000, l'écoulement est intermédiaire.
Pour Re>10000, l'écoulement est turbulent.
NB : Les valeurs limite du nombre de Reynolds de 2000 et 3000 définissant les différents régimes d'écoulement sont celles que l'on adopte généralement, mais ces valeurs ne sont pas strictes. On peut trouver dans la littérature des valeurs différentes suivant les sources et auteurs. Pour la limite entre écoulement laminaire et intermédiaire, les valeurs sont assez proches : autour de 2000-2100. En revanche, pour la limite entre écoulement intermédiaire et turbulent, des valeurs très différentes peuvent être indiquées : les valeurs de 3000, 4000 ou 10000 sont souvent retrouvées.
