La physico-chimie en mouvement : phénomènes de transport 
Cours

Ecoulement autour d'une sphère

Force induite par un écoulement autour d'une sphère immobile. (notez qu'une force identique s'applique si la sphère se déplace avec la vitesse u∞ de droite à gauche)
Force induite par un écoulement autour d'une sphère immobile. (notez qu'une force identique s'applique si la sphère se déplace avec la vitesse u∞ de droite à gauche)

Considérons une sphère de rayon R placée dans un écoulement de fluide ayant une vitesse u. Le fluide a une viscosité μ. La loi de Stokes permet de calculer la force induite par l'écoulement en régime laminaire du fluide autour d'une sphère selon :

Cette force appelée force de traînée est la force qu'exerce le fluide sur le solide par le biais des frottements et est donc dirigée dans le sens de l'écoulement du fluide.

Attention :

La loi de Stokes n'est valide seulement si le régime est laminaire. Pour un écoulement autour d'une sphère, le régime est laminaire seulement si le nombre de Reynolds ci-dessous est inférieur à 0,1.

où d est ici le diamètre de la sphère. Au delà de la valeur de 1, l'écoulement devient turbulent et la présence de tourbillons derrière la sphère engendre une force de traînée plus importante (la loi de Stokes sous-estime la force de traînée).

Pour des vitesses élevées des turbulences apparaissent dans le sillage de la sphère derrière une sphère(illustration extraite du livre: "Album of fluide motion" de Van DYCK)
Pour des vitesses élevées des turbulences apparaissent dans le sillage de la sphère derrière une sphère(illustration extraite du livre: "Album of fluide motion" de Van DYCK)
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