Debit et viscosite fluide

[Aaronigashima]

Bonjour, voici l'annale 2020-2021 : 

La question : le debit depend de la viscosite du fluide. La correction dit non car Q = dV/dt. Hors on sait que plus on augmente la viscosité, plus Re est petit, donc plus on se trouve dans une situation de laminaire. Si en revanche on baisse la viscosité Re augmente et donc on a des turbulences. Et on sait que la vitesse des turbulences est superieure a celle des laminaires donc le debit est forcement plus eleve lorsque la viscosite est faible (surtout qu'on a moins de frottements etc). Je dois surement me tromper quelque part dans mon raisonnement pouvez vous me dire quelle est mon erreur ? merci beaucoup

[Dr_Zaius]

Révélation

@YannickQueNiTat, @TIRALOIN

 

[Jonathan]

Le nombre de Reynold prévoit le régime d'un écoulement de fluide visqueux: Stokes, laminaire ou turbulent.

Mais quel que soit le régime, un fluide visqueux est l'objet de forces tangentielles qui s’opposent au mouvement du fluide.

Alors la question "le débit depend-il de la viscosité du fluide" peut être un peu ambigüe: si on considère que par magie la vitesse moyenne v du fluide reste constante, et si la section S reste aussi constante, alors le débit = v*S reste constant (et dV = v*S*dt aussi).

Mais dans le monde réel un débit de fluide est généré par une pression, et pour une pression donnée la vitesse moyenne du fluide va diminuer en fonction de sa viscosité et du régime d'écoulement, ce que décrit les équations de Navier-Stokes plutôt compliquées.

[Aaronigashima]

25 minutes ago, Jonathan said:

Le nombre de Reynold prévoit le régime d'un écoulement de fluide visqueux: Stokes, laminaire ou turbulent.

Mais quel que soit le régime, un fluide visqueux est l'objet de forces tangentielles qui s’opposent au mouvement du fluide.

Alors la question "le débit depend-il de la viscosité du fluide" peut être un peu ambigüe: si on considère que par magie la vitesse moyenne v du fluide reste constante, et si la section S reste aussi constante, alors le débit = v*S reste constant (et dV = v*S*dt aussi).

Mais dans le monde réel un débit de fluide est généré par une pression, et pour une pression donnée la vitesse moyenne du fluide va diminuer en fonction de sa viscosité et du régime d'écoulement, ce que décrit les équations de Navier-Stokes plutôt compliquées.

Je viens de vérifier sur l’énoncé, il y avait écrit « un fluide réel liquide… ». Donc forcément plus le liquide est visqueux plus il va lentement c’est logique nan ? Donc plus il va lentement plus le débit est faible

[Jonathan]

Il faut correctement caractériser les forces d'entraînement du fluide pour répondre précisément à cette question. C'est un bilan de forces: forces d'entraînement (e.g. de pression) moins forces de résistance (e.g. de viscosité) qui va déterminer l'accélération ou la décélération du fluide (application de la 2eme loi de Newton). 

Un fluide parfait (sans forces de viscosité) sans contraintes reste en mouvement perpétuel (1ère loi de Newton).

[TIRALOIN]

Salut @Aaronigashima, 

Alors pourrais tu indiquer de quel QCM s'agit t'il précisément. 

La viscosité est la propriété d’un fluide à résister à sa déformation.

Dans le cas d'un liquide réel, plus la viscosité est importante, plus il y a des frottements. Ainsi pour les liquides non Newtonien, la viscosité varie selon les différentes contraintes, d'après la relation de Newton: F= n*s* v/ e ( avec e = écart entre les deux plaques) . Si on isole dans cette formule la vitesse => v = F*e/n*s, donc comme tu peux le voir la viscosité est inversement proportionnelle à la vitesse. La viscosité influence la vitesse d'un fluide en créant des pertes de charges, donc plus la viscosité sera élevé plus le liquide s'écoule lentement.

Au contraire dans le cas d'un liquide newtonien, la vitesse et la viscosité sont totalement indépendants, le fluide a alors une viscosité constante et agit indépendamment des contraintes.

J'espère t'avoir éclairci.

[Aaronigashima]

4 hours ago, TIRALOIN said:

Salut @Aaronigashima, 

Alors pourrais tu indiquer de quel QCM s'agit t'il précisément. 

La viscosité est la propriété d’un fluide à résister à sa déformation.

Dans le cas d'un liquide réel, plus la viscosité est importante, plus il y a des frottements. Ainsi pour les liquides non Newtonien, la viscosité varie selon les différentes contraintes, d'après la relation de Newton: F= n*s* v/ e ( avec e = écart entre les deux plaques) . Si on isole dans cette formule la vitesse => v = F*e/n*s, donc comme tu peux le voir la viscosité est inversement proportionnelle à la vitesse. La viscosité influence la vitesse d'un fluide en créant des pertes de charges, donc plus la viscosité sera élevé plus le liquide s'écoule lentement.

Au contraire dans le cas d'un liquide newtonien, la vitesse et la viscosité sont totalement indépendants, le fluide a alors une viscosité constante et agit indépendamment des contraintes.

J'espère t'avoir éclairci.

Attend tu m’as carrément perdu la. Tu as fait appliquer la loi de Newton pour un liquide non Newtonien ? Et d’ailleurs je comprend tjr pas pourquoi l’item était faux dans le sens où viscosité >>> -> Re <<< -> vitesse <<< -> debit <<

4 hours ago, TIRALOIN said:

Salut @Aaronigashima, 

Alors pourrais tu indiquer de quel QCM s'agit t'il précisément. 

La viscosité est la propriété d’un fluide à résister à sa déformation.

Dans le cas d'un liquide réel, plus la viscosité est importante, plus il y a des frottements. Ainsi pour les liquides non Newtonien, la viscosité varie selon les différentes contraintes, d'après la relation de Newton: F= n*s* v/ e ( avec e = écart entre les deux plaques) . Si on isole dans cette formule la vitesse => v = F*e/n*s, donc comme tu peux le voir la viscosité est inversement proportionnelle à la vitesse. La viscosité influence la vitesse d'un fluide en créant des pertes de charges, donc plus la viscosité sera élevé plus le liquide s'écoule lentement.

Au contraire dans le cas d'un liquide newtonien, la vitesse et la viscosité sont totalement indépendants, le fluide a alors une viscosité constante et agit indépendamment des contraintes.

J'espère t'avoir éclairci.

Le qcm c’est le 12 de la session 1 du concours 2020-2021

[Jonathan]

Il y a 7 heures, TIRALOIN a dit :

La viscosité est la propriété d’un fluide à résister à sa déformation

La viscosité est la résistance aux forces de cisaillement, la compressibilité conditionne aussi la déformation d'un fluide

Il y a 7 heures, TIRALOIN a dit :

dans le cas d'un liquide newtonien, la vitesse et la viscosité sont totalement indépendants, le fluide a alors une viscosité constante

la viscosité ne dépend pas de la vitesse mais la vitesse peut dépendre de la viscosité selon l'énoncé du problème

[Von]

Salut, 

J’ai aussi du mal à comprendre car on a dans le cours une formule qui relie D et n : D = (π.r⁴.∆E)/(8.n.∆l)

Donc pour moi c’est aussi logique que quand la viscosité augmente le débit diminue puisque n est au dénominateur.

Donc comment on peut dire que n est D sont indépendant ? 

[DOMITILLE]

mais dans l'énoncé on ne précise pas si c'est un liquide newtonien ou non donc je comprends pas pourquoi le débit ne dépendrait pas de la viscosité ?

[TIRALOIN]

Coucou , alors en effet @Aaronigashima, j'ai dis une grosse bêtise pardonne moi c'était trois heure du mat ahaha. 

En effet la viscosité agit directement sur le débit, et la viscosité dans les liquides non newtonien dépend de la vitesse car elle a pour formule: n=f (deltaV/deltax).

Ce qcm n'est pas représentatif, car il n'est pas explicite et dans le cas d'un liquide non newtonien comme je l'ai dis précédemment le débit est influencé par la viscosité.

Bon courage!

[Aaronigashima]

14 hours ago, DOMITILLE said:

mais dans l'énoncé on ne précise pas si c'est un liquide newtonien ou non donc je comprends pas pourquoi le débit ne dépendrait pas de la viscosité ?

Si on nous dit rien je pense que c’est un fluide Newtonien par défaut 

[TIRALOIN]

Le mieux c'est de demandé directement au professeur, car je trouve pas ca intuitif que se soit un fluide Newtonien si il le précise pas. Au contraire même, pour moi si c'est pas précisé c'est que c'est un liquide Non Newtonien. 

Mais après dans ce cas la on dirait qu'il a voulu insinuer que c'était un liquide Newtonien, car d'après la correction la vitesse et la viscosité sont indépendantes. 

[YannickCouNiTat]

Coucou tout le monde ! Je vois que ce post a généré beaucoup d'intérêt, donc je partage la réponse du professeur suite aux problèmes de résolution de ce QCM (la question a été posé par l'un d'entre vous) :

 

"La réponse dans le cas de ce QCM précis est fausse car il est bien stipulé que le débit est constant donc non modifié par un facteur physique et notamment par la viscosité."

 

Ainsi, le raisonnement est en réalité plus simple qu'il n'y paraît : vu qu'il est dit dans l'énoncé qu'on a un fluide avec un débit constant, celui-ci ne variera pas qu'importe les facteurs physiques que l'on pourrait modifier en théorie.

 

Je trouve l'item un peu compliqué à obtenir correct, mais je vous recommande de garder en tête cette justification au cas-où elle reviendrait à l'examen. De manière générale, je pense que ce qui devrait mettre le plus la puce à l'oreille, c'est qu'on nous parle de variation de la viscosité, sans nous détailler si on est sur un fluide Newtonien/non-Newtonien, réel ou parfait, et en nous disant clairement que le débit ne varie pas du tout.

 

Bon courage à tous !

[Aaronigashima]

21 hours ago, YannickQueNiTat said:

Coucou tout le monde ! Je vois que ce post a généré beaucoup d'intérêt, donc je partage la réponse du professeur suite aux problèmes de résolution de ce QCM (la question a été posé par l'un d'entre vous) :

 

"La réponse dans le cas de ce QCM précis est fausse car il est bien stipulé que le débit est constant donc non modifié par un facteur physique et notamment par la viscosité."

 

Ainsi, le raisonnement est en réalité plus simple qu'il n'y paraît : vu qu'il est dit dans l'énoncé qu'on a un fluide avec un débit constant, celui-ci ne variera pas qu'importe les facteurs physiques que l'on pourrait modifier en théorie.

 

Je trouve l'item un peu compliqué à obtenir correct, mais je vous recommande de garder en tête cette justification au cas-où elle reviendrait à l'examen. De manière générale, je pense que ce qui devrait mettre le plus la puce à l'oreille, c'est qu'on nous parle de variation de la viscosité, sans nous détailler si on est sur un fluide Newtonien/non-Newtonien, réel ou parfait, et en nous disant clairement que le débit ne varie pas du tout.

 

Bon courage à tous !

Oui merci j'avais effectivement vu la reponse du professeur a la question que j'avais finalement decide de lui poser directement