En physique, qu'est-ce qu'une couche limite?
Une couche limite se produit lorsqu'un fluide passe devant une surface fixe.Il est généralement défini comme la région du fluide dont la vitesse est inférieure à 99% de l'écoulement du fluide sans entrave.En d'autres termes, c'est la zone d'un fluide mobile qui est ralenti de plus de 1% par une surface stationnaire.La couche limite a été définie pour mieux comprendre la mécanique des fluides en divisant l'écoulement en deux régions qui affichent un comportement différent.Les régions à l'intérieur et à l'extérieur de la couche limite génèrent également des frictions de différentes manières.
Un problème précoce de la recherche sur l'aérodynamique était de résoudre les équations complexes de Navier-Stokes, qui seraient de régir l'écoulement du fluide.Il existe de nombreux cas où les solutions aux équations de Navier-Stokes ne sont pas connues.Il a été remarqué, cependant, que l'écoulement du fluide présentait deux modes de comportement généraux: laminaire et turbulent.L'écoulement laminaire est un débit lisse et prévisible, comme celui d'une balle qui tombe dans le miel.Le flux turbulent est aléatoire et violent, comme celui qui sort d'un tuyau d'incendie.
La couche limite sépare ces deux zones d'écoulement de fluide.À l'intérieur de la couche limite, l'écoulement est principalement laminaire.Dans cette région, le comportement d'écoulement est dominé par des contraintes visqueuses.La contrainte visqueuse est directement proportionnelle à la vitesse d'un objet qui passe;Un fluide très visqueux, comme le miel, impose beaucoup de frottement aux objets se déplaçant rapidement à travers.L'écoulement laminaire est caractérisé par le fluide coulant en lignes parallèles sans irrégularités.
en dehors de la couche limite, l'écoulement du fluide est principalement turbulent.L'écoulement turbulent, que ce soit dans un liquide ou un gaz, montre un comportement similaire.Les variations chaotiques de la vitesse et de la direction des particules rendent les prédictions précises impossibles avec les connaissances actuelles.L'effet du frottement dans l'écoulement turbulent est également différent du flux laminaire.La friction n'est généralement plus proportionnelle à la vitesse des fluides dans le régime turbulent.
La raison pour laquelle les balles de golf contiennent des fossettes est liée à la couche limite de l'air.À basse vitesse, comme lors de la mise en place, une balle de golf parfaitement sphérique n'aurait pas beaucoup de problèmes avec la friction de l'air.Pendant le vol à grande vitesse, cependant, les balles de golf sphériques auraient une couche limite plus grande que les balles aléplées mdash; ce qui signifierait que plus d'air s'écoule de la manière laminaire.Ce flux laminaire entraînerait en fait plus de frottement d'air qu'un flux turbulent.Les balles de golf allongées volent plus loin que leurs homologues sphériques car ils ont une couche limite plus petite et ne ressentent pas autant de frottement d'air.