Chapitre 1 : Introduction à la mécanique des fluides
2 Définition d’un fluide
Les gaz et les liquides se distinguent des solides par leur manque de rigidité. Ils sont regroupés sous la dénomination de fluide.
Un fluide peut être considéré alors comme étant formé d’un grand nombre de particules matérielles, très petites et libres de se déplacer les uns par rapport aux autres. Un fluide est donc un milieu matériel continu, déformable, sans rigidité et qui peut s’écouler.
(À l’échelle microscopique, ce qui caractérise les fluides, c’est que les molécules ne sont pas bloquées dans leurs orientations relatives; elles ont ce degré de liberté (de désordre) que n’ont pas les molécules dans les solides.
Leurs propriétés communes sont qu’ils n’ont pas de forme propre, c’est-à-dire qu’ils sont dépourvus de rigidité; les forces nécessaires pour engendrer des déformations par glissement et assez lentes sont extrêmement petites.
Cette distinction entre solides et fluides n’est pas parfaitement nette, puisqu’on trouve des corps comme les gelées, les peintures, les pâtes, certaines solutions concentrées de polymères, qui manifestent à la fois des comportements de solides (pendant des temps courts) et des comportements de liquides (pendant des temps longs).
On appelle Mécanique l’étude des déplacements et des déformations des corps au cours du temps, y compris l’étude des conditions qui entraînent ces mouvements. Nous considérerons ici la Mécanique au sens restreint où n’interviennent ni changements d’état physique, ni transformations chimiques (vaporisation, cavitation, combustion…).
La dynamique est la partie de la Mécanique qui étudie (sans expliciter la variable température) les mouvements ou le repos dans leurs rapports avec les forces qui les engendrent.
La cinématique fournit le cadre spatio-temporel dans lequel sont décrits les mouvements dans l’espace euclidien à 3 dimensions. La cinétique se construit à partir de la cinématique en introduisant la notion de masse.
Un milieu fluide : milieu continu, sans rigidité et déformable sous l’action de très faibles efforts.
La mécanique des fluides étudie les propriétés des fluides isotropies (mêmes propriétés dans toutes les directions), la mobilité, la compressibilité par les gaz et la viscosité (frottement).