Ecoulement turbulent (HU) : Différence entre versions

Version du 6 juillet 2025 à 17:23

Traduction anglaise : Turbulent flow

Dernière mise à jour : 06/07/2025

Régime d'écoulement tel que les trajectoires suivies par deux particules élémentaires du fluide ne sont jamais strictement parallèles et qu'une partie de l'énergie se dissipe sous la forme de tourbillons (figure 1). A de très rares exceptions près, c'est le régime d'écoulement que l'on rencontre en assainissement ou en hydraulique.

Nombre de Reynolds et régime d'écoulement

Le nombre de Reynolds ($ R_e $) traduit le rapport entre les forces d’inertie de l’écoulement et les forces de viscosité ; il permet de distinguer deux types de régime d'écoulement (figure 1) :

• écoulement laminaire si $ R_e < 2000 $ ;
• écoulement lurbulent si $ R_e > 4000 $.

Pour des valeur de $ R_e $ comprises entre 2000 et 4000, le régime est incertain vis à vis de ce critère, on parle de zone de transition (et parfois improprement car cette appellation prête à confusion de zone transitoire) (voir figure 2)

Figure 1 : Trajectoires des particules du fluide dans un écoulement laminaire et dans un écoulement turbulent.

Écoulements turbulent lisse et turbulent rugueux - diagramme de Moody

Selon la valeur du nombre de Reynolds et la rugosité des parois, on distingue :

• les écoulements turbulents rugueux pour lesquels on peut considérer que les pertes de charge ne dépendent que de la rugosité des parois ;
• les écoulements turbulents lisses pour lesquels les pertes de charge dépendent à la fois de la viscosité du fluide et de la rugosité des parois.

Il est possible de représenter les zones correspondant aux différents régime en fonction du nombre de Reynolds et de la rugosité par un diagramme de Moody, diagramme qui permet également de calculer les pertes de charge par unités de longueur (figure 2).

Figure 2 : Diagramme de Moody et régimes d'écoulement : laminaire, turbulent lisse et turbulent rugueux.

Importance des écoulements turbulents en hydrologie

Dans un écoulement turbulent il y un brassage permanent des différentes couches constituant l'écoulement, ce qui conduit d'une part à une dissipation plus importante de l'énergie et d'autre part à une plus grande homogénéisation de l'écoulement.