Couche limite
Définition
La couche limite est une très fine couche d'air qui s'écoule à la surface d'une surface (comme une aile). Lorsque l'air passe devant l'aile, les molécules situées juste à côté de celle-ci adhèrent à la surface. Chaque couche de molécules de la couche limite se déplace plus vite que la couche la plus proche de la surface.
Schéma de la couche limte :
Une couche limite est la région proche de la paroi où le frottement de celle-ci affecte l'écoulement d'un fluide. Plus la distance (n) à la surface est grande, plus la vitesse (V) des molécules est élevée.
Explications
Au niveau de la couche limite, lorsqu'un fluide s'écoule devant un objet, les effets de frottement ne sont significatifs que dans une fine couche proche de la paroi (à cause de la viscosité du fluide), où existent d'importants gradients de vitesse transversaux. Dans cette fine couche limite, la vitesse augmente rapidement, passant de zéro à la paroi à la valeur de l'écoulement libre à son bord.
Lorsqu'un fluide légèrement visqueux s'écoule le long d'un corps, les contraintes de cisaillement ne sont importantes qu'au sein d'une fine couche proche du corps, appelée couche limite, et dans le sillage visqueux formé par le fluide de la couche limite entraîné en aval du corps. L'épaisseur de la couche limite augmente le long du corps et représente généralement 2 à 3 % de sa longueur à l'extrémité arrière du corps.
À la périphérie de la couche limite, les molécules se déplacent à la même vitesse (vitesse du courant libre) que les molécules situées à l'extérieur de la couche limite.
Il existe trois régions dans une couche limite : laminaire, turbulente et transitoire. Dans la région laminaire, la direction de la vitesse des molécules est la même. Dans la région turbulente, la direction de la vitesse des molécules est différente. La région transitoire n'est qu'une zone de transition entre les écoulements laminaire et turbulent. En général, les couches limites sont laminaires au début de leur formation, mais peuvent devenir turbulentes en aval.
L'allemand Ludwig Prandtl (1875–1953) a révolutionné la dynamique des fluides en introduisant le concept de couche limite en 1904.
Une couche limite est définie comme la région d'écoulement adjacente à une limite solide, où le champ d'écoulement est affecté par la présence de cette limite. Dans une couche limite, la quantité de mouvement est acquise par le courant principal (ou courant libre) et contribue à la croissance de la couche limite. À la limite, la vitesse est nulle.
L'épaisseur de la couche limite (souvent notée δ) est inférieure à la distance d'écoulement en aval. Pour un écoulement externe sur une surface, la vitesse du fluide passe de zéro à la paroi à un niveau maximal à une distance δ de la paroi.
L'écoulement de couche limite est défini comme l'écoulement à proximité des limites solides où les effets de viscosité dominent, caractérisé par une fine couche adjacente à la limite où l'écoulement passe de non visqueux à visqueux, comme décrit par la théorie de la couche limite hydrodynamique.
Couche limite atmosphérique
La couche limite atmosphérique (ou planétaire) est la couche dans laquelle la surface de la Terre affecte l'atmosphère par le biais d'échanges de quantité de mouvement, de chaleur et d'humidité intervenant sur des échelles de temps allant de quelques heures à moins d'un jour.
Synonymes, antonymes
Voir tous les synonymes pour "couche limite".2 synonymes (sens proche) de "couche limite" :
- couche limite atmosphérique
- couche limite planétaire
0 antonyme (sens contraire).
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En rapport avec "couche limite"
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La couche superficielle est une mince épaisseur correspondant à l'interface de jonction de deux éléments de nature différente, généralement entre un liquide...
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