La couche limite
Définition :
On considère l'écoulement d'un fluide entre deux plaques planes parallèles séparées par une épaisseur importante.
L'expérience montre que loin des plaques, les forces de viscosité n'interviennent pas et l'écoulement est assimilable à celui d'un fluide parfait. Au voisinage des plaques, la vitesse croît de zéro à
. Dans cette zone de faible épaisseur,appelée couche limite, les forces de viscosité sont prépondérantes. On appelle épaisseur
de la couche limite la distance entre la paroi et les points où la vitesse des particules est égale à 99% de la vitesse uniforme.
Cas d'un convergent
Dans le cas d'un convergent, l'écoulement est accéléré. La différence de pression est dirigée dans le sens de l'écoulement. Les forces de pression s'opposent aux forces de viscosité et favorisent l'écoulement. L'épaisseur de la couche limite diminue, il y a modification du profil des vitesses par une augmentation du gradient de vitesse dans la couche limite.
Il y a donc augmentation de la scission et augmentation de la perte de charge. Par contre la répartition des vitesses est plus uniforme.
Cas d'un divergent
Dans ce cas, le gradient de pression est défavorable à l'écoulement et il y a augmentation de la couche limite mais la scission à la paroi diminue. Si le divergent est trop ouvert ou trop long, il y a retournement des lignes de courant (des vitesses sont dans le sens contraire à l'écoulement), c'est ce que l'on appelle un décollement.
Les inconvénients du décollement sont : une augmentation de la traînée, une chute de rendement des turbomachines, des vibrations, des résonances. Il faut donc éviter les ralentissements trop rapides de l'écoulement et rendre les parois aussi lisses que possible pour diminuer les frottements...
