Pertes de charge linéiques

Osborne Reynolds a mis en évidence un nombre sans dimension caractéristique de la nature de l'écoulement d'un fluide (1883) : le nombre de Reynolds.

L'intérêt initial de ce nombre sans dimension était de pouvoir comparer l'écoulement de différents fluides dans différentes configurations géométriques.

Deux cas d'écoulement, a priori différents par leur géométrie et leurs caractéristiques physiques, mais, ayant même nombre de Reynolds sont dits semblables (théorie des similitudes).

Sur le plan pratique des écoulements, le nombre de Reynolds est un indicateur de la nature de l'écoulement.

En effet, le nombre de Reynolds exprime le rapport des forces d'inertie aux forces de viscosité lors de l'écoulement.

Donc lorsque le nombre de Reynolds est petit, les forces d'inertie sont faibles par rapport au forces de viscosité. Il se peut même qu'elle deviennent négligeables pour des valeurs très faibles de ce nombre.

Alors l'écoulement est dit "LAMINAIRE", et si le nombre de Reynolds est inférieur à 2000, cet écoulement est même réversible ; les forces d'inertie ne pouvant pas modifier la structure du fluide due aux forces de viscosité.

Pour un nombre de Reynolds compris entre 2000 et 3000 l'écoulement reste laminaire mais n'est plus réversible - si l'on inverse le sens du courant, les particules de fluide ne retrouvent pas leur position initiale.

Les fluides très visqueux et à faible vitesse occasionnent des écoulements laminaires - fioul, huile, sang dans les artères.

Pour des valeurs supérieures à 3000 l'écoulement du fluide est dit "TURBULENT".

Les turbulences résultent des forces d'inerties qui deviennent plus importantes que les forces de viscosité et la structure du fluide tend à se transformer de manière irréversible et importante.

Les fluides peu visqueux et à vitesse élevée, occasionnent des écoulements turbulents - air dans les tunnels ventilés, eau dans les réseaux de chauffage ou d'eau froide, etc...

Le nombre de Reynolds se calcule pratiquement par la relation donnée ci-dessus.

Dans le cadre de notre exemple, l'eau froide dans le tube de cuivre circule à la vitesse débitante de 1,77 m/s, ce qui donne un nombre de Reynolds égal à : Re = 16200

L'écoulement est donc turbulent...