Qu'est-ce que l'ingénierie des fluides?
L’ingénierie des fluides concerne la conception et la mise en œuvre de systèmes qui transportent des fluides ou des machines dont le fonctionnement dépend des propriétés du fluide. Dans ce contexte, les fluides sont tous des matériaux qui s'écoulent sans forme fixe, se déforment sous pression et se conforment à la forme de leurs récipients. Les liquides, les gaz et les plasmas sont tous des fluides. Les projets communs en ingénierie des fluides pourraient impliquer la construction d'un pipeline ou la conception efficace de véhicules.
Au cœur, l'ingénierie des fluides est une dynamique des fluides, la science des fluides en mouvement. Les propriétés mécaniques des liquides sont traitées dans la science appliquée de l'hydraulique. Pneumatique étudie les propriétés et les applications des gaz sous pression. Bien qu'il s'agisse de deux disciplines distinctes, les fluides impliqués partagent généralement les mêmes phénomènes d'écoulement et sont décrits par les mêmes équations.
L'hydraulique résout les problèmes d'ingénierie pratiques liés au stockage, au transport et à l'utilisation de liquides. Cela contraste avec l'hydrologie, qui étudie le mouvement naturel de l'eau à travers la croûte terrestre. Les propriétés d'un liquide au repos sont le sujet de l'hydrostatique. Celles-ci entrent en jeu lors de la conception des barrages, des presses hydrauliques et des machines submersibles.
L'hydrodynamique traite des problèmes d'ingénierie des fluides impliquant le frottement et la turbulence. Ce sont généralement des facteurs lorsque des liquides s'écoulant dans des tuyaux ou une pression hydraulique sont utilisés pour entraîner des dispositifs mécaniques. Le fonctionnement efficace des pompes, des turbomachines et des moteurs hydrauliques dépend du contrôle efficace de ces forces.
Pneumatique s'intéresse principalement à l'utilisation de gaz sous pression pour entraîner des dispositifs mécaniques. Les systèmes de freinage, les outils électriques et les pulvérisateurs sont tous fréquemment alimentés au gaz comprimé. L’ingénierie des fluides produit une vaste gamme de dispositifs pneumatiques industriels qui utilisent l’air atmosphérique comprimé. Une telle source d’énergie est facilement disponible sans les risques de fuite liés à l’utilisation d’autres gaz.
Le déplacement dans un milieu fluide peut impliquer des projets aussi divers que la conception d’un avion ou la production d’hélices efficaces. L'ingénierie des fluides est appliquée à l'aéronautique au moyen de l'équation de Bernoulli, qui décrit le comportement d'un écoulement de fluide sur une surface. Les mêmes équations pourraient également décrire les propriétés affectant le mouvement des liquides dans une zone confinée ou le mouvement d'un sous-marin dans l'océan.
Lors du forage de pétrole ou de gaz naturel, l'ingénieur des boues utilise les principes de l'ingénierie des fluides pour choisir la boue de forage, ou fluide, qui fournit la pression hydrostatique dans le trou de forage. Le matériau est injecté dans le trou afin d’exclure les fluides étrangers, refroidit et lubrifie le foret et aide à porter les déblais de forage à la surface. Le fluide peut être utilisé avec de l'air comprimé, de l'eau pure et des mélanges d'argile à base d'eau ou d'huile.