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Concept
Pression dynamique
Résumé
En mécanique des fluides la pression dynamique est une mesure de l'énergie cinétique d'un fluide par unité de volume. Elle joue un rôle fondamental dans la conservation de l'énergie et sert de référence pour la définition des coefficients aérodynamiques.
La pression dynamique est l'énergie cinétique par unité de volume au sein d'un fluide :
où est la masse volumique du fluide, son volume et sa vitesse.
L'énergie cinétique par unité de volume est donc, en divisant par :
La pression dynamique a la dimension d'une pression, d'où son nom.
Dans le cas d'un gaz parfait elle s'écrit :
où est la pression, l'indice adiabatique et le nombre de Mach.
est proportionnelle à la pression statique à nombre de Mach donné.
La pression dynamique joue un rôle majeur dans la conservation de l'énergie le long d'une ligne de courant pour laquelle :
h est l'enthalpie volumique, g l'intensité du champ de gravité et z l'altitude.
Cette expression est à la base de la notion de pression d'arrêt isentropique (ou pression génératrice) ainsi que du théorème de Bernoulli.
La pression dynamique est l'un des terme du théorème de Bernoulli
Lorsque la pression dynamique augmente, la pression statique diminue. Dans le flux à grande vitesse passant par un étranglement, la pression dynamique doit augmenter aux dépens de la pression statique.
Elle est également utilisée pour adimensionner les forces et moments aérodynamiques.
La pression dynamique permet de calculer la force exercée par un fluide sur une surface s'opposant au mouvement en multipliant la pression par la surface perpendiculaire au mouvement.
La notion est abordée par Isaac Newton dans ses Principia.
Par la suite, les personnes s'intéressant au problème de la force de traînée sur un corps ont supposé que celui-ci absorbait l'énergie cinétique du fluide sur une aire S égale à son maître-couple (la section transversale maximale d'un navire), soit une force exercée :
Les expériences ont montré que cette expression devait être amendée par une constante multiplicative pour exprimer la traînée d'un corps dans un fluide :
où est un coefficient multiplicatif de l’ordre de l’unité (mais pouvant atteindre 3).
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