le nombre de strouhal en mécanique des fluides un guide complet

Comprendre le nombre de Strouhal en mécanique des fluides

Le nombre de StrouhalSaint) est un nombre sans dimension qui décrit les mécanismes d'écoulement oscillant. Nommé d'après Vincenc Strouhal, le nombre de Strouhal est essentiel dans l'étude de la dynamique des fluides, en particulier dans des phénomènes tels que le détachement des vortex, les échangeurs de chaleur et la conception des pales de turbine. Le nombre de Strouhal est donné par la formule :

Ici, f est la fréquence caractéristique des oscillations, L est une longueur caractéristique (comme le diamètre d'un cylindre), et V est la vitesse d'écoulement. Le nombre de Strouhal résultant est sans unité et fournit un aperçu de la nature de l'écoulement et de ses caractéristiques oscillatoires.

Décomposition de la formule

• fC'est la fréquence de détachement de vortex ou d'oscillation mesurée en hertz (Hz ou 1/s).
• LCette longueur caractéristique est généralement mesurée en mètres (m).
• VLa vitesse d'écoulement est mesurée en mètres par seconde (m/s).

Exemples de calculs

Considérez un cylindre de diamètre L = 0,05 mètres dans un écoulement de fluide avec V = 2 m/s, et la fréquence de décrochage du vortex, f = 10 Hz :

• f = 10 Hz
• L = 0,05 m
• V = 2 m/s

Le nombre de Strouhal est calculé comme suit :

Un nombre de Strouhal de 0,25 indique une dynamique de flot oscillatoire, courante dans les structures cylindriques soumises à un écoulement de fluide.

Applications dans la vie réelle

Le nombre de Strouhal est particulièrement utile en ingénierie et en sciences environnementales. Par exemple, les rotors d'hélicoptère, les ailes d'avion et les ingénieurs de ponts doivent prendre en compte les nombres de Strouhal pour éviter les effets de résonance qui pourraient conduire à une défaillance structurelle. De même, les animaux aquatiques comme les poissons et les dauphins ont évolué pour maintenir des nombres de Strouhal optimaux pour une propulsion efficace.

FAQ

Conclusion

Le nombre de Strouhal est un aspect fondamental de la mécanique des fluides qui a un impact significatif sur la conception et l'analyse de divers systèmes d'ingénierie exposés au flux de fluide. Comprendre son utilisation et ses implications peut aider à créer des conceptions plus efficaces et plus sûres.