Loading AI tools
phénomène en dynamique des fluides De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Pour les articles homonymes, voir Venturi.
L’effet Venturi, du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi, est le nom donné à un phénomène de la dynamique des fluides, selon lequel un fluide en écoulement subit une dépression là où la vitesse d'écoulement augmente, où la section d'écoulement se réduit.
L'effet est une manifestation du principe de conservation de l'énergie (formalisé dans le cas des écoulements fluides par le théorème de Bernoulli) et peut s'énoncer de la façon suivante : dans le cas d'un écoulement fluide horizontal, lorsque la vitesse d'écoulement augmente, la pression diminue. On peut également le formuler selon cette variante : dans le cas d'un écoulement horizontal, si la section d'écoulement diminue, la pression dans le fluide diminue également ; dans ce cas, on fait en plus intervenir le principe de conservation de la masse (et donc du débit), qui va causer une augmentation de la vitesse à la suite de la réduction de la section, et de là la diminution de la pression comme ci-dessus[1],[2],[3].
Cet effet trouve des applications dans des domaines variés, comme les lances à incendie, la course automobile (effet de sol), ou encore l'hémodynamique (étude de l'écoulement du sang)[2].
,_Gallica.png)
Le théorème de Bernoulli permet de comprendre ce phénomène : si le débit de fluide est constant et que le diamètre diminue, la vitesse augmente nécessairement ; du fait de la conservation de l'énergie, l'augmentation d'énergie cinétique se traduit par une diminution d'énergie élastique, c'est-à-dire une dépression.
Venturi a donc prolongé le travail de Bernoulli en transformant le modèle vertical de Bernoulli (faisant intervenir une variation de l'énergie potentielle due à la hauteur) en un système linéaire. Il reprend l'équation de Bernoulli en annulant le terme d'énergie potentielle (puisqu'il n'y a plus de variation de hauteur). Sur l'image du texte de Venturi ci-contre, on observe le schéma à présent bien connu du dispositif nommé de nos jours venturi. Ce schéma montre d'ailleurs trois mesures de pression dont une au col dudit venturi.
L'effet Venturi ne concerne que les vitesses d'écoulement subsoniques très inférieure à Mach 1[réf. nécessaire]. À une vitesse supersonique, il faut utiliser l’équation d'Hugoniot, on en déduit que pour augmenter la vitesse d'un fluide, il faut augmenter la section. C'est « l'inverse » de l'effet Venturi.
D'après la conservation du débit, (où représente la section et la vitesse) ou encore
D'après le théorème de Bernoulli :
où .
D'après (1) :
sera donc positive ce qui correspond à une dépression.
Cette dépression peut créer un effet de cavitation qui peut être dangereux pour la canalisation.[réf. nécessaire]
Dans les zones montagneuses, l'effet Venturi est fréquemment présent. Quand l'air à proximité de la surface du terrain, en circulation globalement horizontale, rencontre une montagne (ou tout terrain surélevé), il est obligé, pour franchir cet obstacle, de passer par-dessus s'il ne peut pas passer sur les côtés. Le poids des couches d'air supérieures, non perturbées dans leur déplacement par l'obstacle, et le caractère local de cet obstacle, impliquent que l'air concerné ne possède d'autres degrés de liberté que sa vitesse horizontale et sa propre compressibilité. Cette seconde est en général faible. La section de passage de l'air étant moindre, cet air se retrouve dès lors accéléré de manière à conserver le même débit qu'avant (quantité d'air passant par un point par unité de temps).
C'est pour cette raison que le vent au sommet des montagnes est toujours plus important que celui à leur base. De façon similaire, une constriction horizontale du relief, comme un col de montagne, va créer une accélération des vents en aval de cette ouverture dans les montagnes.
Un détroit maritime entre deux côtes montagneuses crée aussi un puissant effet Venturi. Ainsi des sites comme Tarifa (point le plus resserré du détroit de Gibraltar) ou les Bouches de Bonifacio sont des lieux très ventés (et très fréquentés par les amateurs de planche à voile ou de kitesurf).
En aéronautique, il est donc très important pour les pilotes d'analyser le terrain les entourant pour pouvoir atterrir en zone montagneuse en toute sécurité ou même simplement franchir une zone surélevée.
L'effet Venturi peut être utilisé pour créer une dépression et ainsi réaliser une aspiration. Ceci est utilisé par exemple :
À l'exemple des venturis secondaires tels que sur les cols montagneux, rien n'interdit de placer un venturi à l'intérieur d'un venturi. La dépression au col du venturi secondaire est alors encore plus forte que celle qui existerait au col du venturi primaire sans le venturi secondaire (voir image de cette section).
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
