Fluide

Définition

Un fluide est un ensemble de particules qui sont maintenues ensemble par de faibles forces de cohésion et les parois d'un récipient; le terme englobe les liquides et les gaz. La propriété déterminante est que les fluides peuvent changer de forme sans apparaître sans récupérer la forme "originale".

Le fluide sanguin, un fluide corporel :

Le sang est un fluide corporel de la circulation sanguine; ce biofluide transporte les globules rouges dans ce cas.

Explications

Pour une matière, un fluide désigne une substance liquide ou gazeuse qui peut s'écouler. Le fluide est appelé un type de milieu continu formé par une substance entre les molécules de laquelle il n'y a qu'une faible force d'attraction, par opposition à un solide.

Un fluide n'est pas un solide déformable, avec pour principale différence des forces restitutives (forces de restitution). Par exemple, l'eau douce, l'eau iodée, le sang, etc., sont des fluides.

Propriétés

Dans le changement de forme d'un fluide, la position prise par ses molécules varie, avant qu'une force leur soit appliquée, parce qu'elles coulent simplement. Les liquides prennent la forme du récipient qui les retient, conservant leur propre volume, tandis que les gaz manquent à la fois de volume et de forme.

Les molécules non cohésives glissent dans les liquides et se déplacent librement dans les gaz. Les fluides sont constitués de liquides et de gaz, ces derniers étant beaucoup moins visqueux (fluides presque idéaux).

Les propriétés d'un fluide sont celles qui définissent son comportement et ses caractéristiques au repos et en mouvement.

Il y a des propriétés primaires et des propriétés secondaires du fluide :

• Propriétés primaires ou thermodynamiques : pression (pression osmotique, pression hydrostatique), densité, température, énergie interne, enthalpie, entropie, chaleur spécifique, viscosité, poids spécifique et volume.
• Propriétés secondaires (qui caractérisent le comportement spécifique des fluides) : viscosité, conductivité thermique, tension superficielle, compressibilité, capillarité.

Caractéristiques

Un fluide a des caractéristiques pour le définir :

• Mouvement sans limites des molécules : ils sont infiniment déformables, les déplacements qu'un point matériel ou une molécule peuvent atteindre dans le fluide ne sont pas déterminés (ceci contraste avec les solides déformables, où les déplacements sont beaucoup plus limités). C'est parce que leurs molécules n'ont pas de position d'équilibre, comme dans les solides où la plupart des molécules exécutent de petits mouvements autour de leurs positions d'équilibre.
• Compressibilité : tous les fluides sont compressibles dans une certaine mesure. Cependant, les liquides sont très incompressibles contrairement aux gaz hautement compressibles. Cependant, la compressibilité ne différencie pas les fluides des solides, puisque la compressibilité des solides est similaire à celle des liquides.
• Viscosité : bien que la viscosité dans les gaz soit beaucoup plus faible que dans les liquides, elle fait que la vitesse de déformation peut augmenter les contraintes dans le milieu continu. Cette propriété rapproche les fluides visqueux des solides viscoélastiques.
• Grande distance moléculaire : c'est l'une des caractéristiques des fluides dans lesquels leurs molécules sont séparées à grande distance par rapport aux solides et cela leur permet de changer très facilement leur vitesse en raison des forces externes et facilite leur compression.
• forces de van der Waals : cette force a été découverte par le physicien néerlandais Johannes Van der Waals, le physicien a trouvé l'importance de considérer le volume des molécules et des forces intermoléculaires et la distribution des charges positives et négatives dans les molécules établissant la relation entre la pression, le volume et la température des fluides.
• Absence de mémoire de forme : c'est-à-dire qu'ils prennent la forme du contenant qui le contient, sans qu'il y ait de forces de récupération élastique comme dans les solides. Du fait de sa séparation moléculaire, les fluides n'ont pas de forme définie, leur volume ou leur densité ne peuvent donc pas être calculés à l'oeil nu, pour cela le fluide est introduit dans un récipient dans lequel il prend sa forme et on peut calculer son volume et sa densité cela facilite leur étude. Cette dernière propriété est celle qui différencie le plus clairement les fluides (liquides et gaz) des solides déformables.

Pour l'étude des fluides, il est essentiel de se référer à la mécanique des fluides qu'est la science qui étudie les mouvements des fluides et une branche de la mécanique des milieux continus. Il étudie également les interactions entre le fluide et le contour qui le limite.

Dans le domaine du forage, voir aussi les fluides de forage.

Structure fluidale

Une structure fluidale est un ensemble contenu avec un ou des fluides, comme un fluide entre deux membranes. Utilisé en pétrographie, la structure fluidale d'une roche a l'apparence du verre, une structure hyaline.

L'interaction fluide-structure (FSI) est un couplage multiphysique entre les lois qui décrivent la dynamique des fluides et la mécanique des structures. Ce phénomène se caractérise par des interactions – qui peuvent être stables ou oscillatoires – entre une structure déformable ou en mouvement et un écoulement de fluide environnant ou interne.

Voir aussi un tube de courant (hydrologique).

Lorsqu'un écoulement de fluide rencontre une structure, des contraintes et des déformations s'exercent sur l'objet solide, forces qui peuvent entraîner des déformations. Ces déformations peuvent être assez grandes ou très petites, selon la pression et la vitesse de l'écoulement et les propriétés matérielles de la structure réelle.

Si les déformations de la structure sont assez faibles et que les variations dans le temps sont également relativement lentes, le comportement du fluide sera peu affecté par la déformation, et on ne pourra s'intéresser qu'aux contraintes résultantes dans les parties solides. Cependant, si les variations dans le temps sont rapides, supérieures à quelques cycles par seconde, alors même de petites déformations structurelles conduiront à des ondes de pression dans le fluide. Ces ondes de pression conduisent au rayonnement sonore des structures vibrantes. De tels problèmes peuvent être traités comme une interaction acoustique-structure plutôt que comme une interaction fluide-structure.

Cependant, si les déformations de la structure fluidale sont importantes, les champs de vitesse et de pression du fluide changeront en conséquence, et nous devons traiter le problème comme une analyse multiphysique à couplage bidirectionnel : les champs d'écoulement et de pression du fluide affectent les déformations structurelles, et les déformations structurelles affectent le débit et la pression.

En rapport avec "fluide"

• débit d'un forage

  

  Le débit d'un forage correspond à la quantité d'eau extraite d'un forage par unité de temps exprimée généralement en m3h.

• fluide corporel

  

  Un fluide corporel est une substance biologique, un biofluide, qui peut s'écouler par excrétion ou qui est produit par sécrétion à l'intérieur des êtres...

• forage

  

  En hydrogéologie, un forage est un puits creusé par un procédé mécanique à moteur (foreuse) en terrain consolidé ou non, pour tous usages sauf pour...

• liquide extracellulaire

  

  Le liquide extracellulaire désigne le liquide du milieu interne qui entoure les cellules.