Viscosité dynamique

La viscosité dynamique est une grandeur physique qui caractérise la résistance à l'écoulement laminaire d'un fluide incompressible. Les fluides newtoniens ont une viscosité dynamique indépendante du gradient de vitesse.

Viscosité dynamique
La viscosité dynamique caractérise la résistance à l'écoulement d'un fluide incompressible.
Unités SI pascal seconde (Pa s)
Autres unités poiseuille (Pl), poise (Po)
Dimension M·L-1·T-1
Nature Grandeur scalaire intensive
Symbole usuel ou
Lien à d'autres grandeurs = .

Elle est fortement dépendante de la température. Pour l'eau, à 20 °C sous 1 à 100 bar, on estime que μ = 1 × 10−3 Pa s ; passant de 1,79 × 10−3 Pa s à 0 °C jusqu'à 0,653 × 10−3 Pa s à 40 °C.

La viscosité dynamique est usuellement notée μ (lettre grecque mu) dans les ouvrages de mécanique des fluides.

Définition

Pour un écoulement laminaire d'un fluide, la viscosité dynamique μ (lettre grecque mu) ou η (lettre grecque êta) est le rapport de la contrainte de cisaillement τ (lettre grecque tau) au gradient de vitesse perpendiculaire au plan de cisaillement[1].

Sa dimension est ML-1T-1 et l'unité correspondante dans le Système international d'unités est le kg/(m·s) plus simplement exprimé pascal-seconde (Pa·s).

D'anciennes unités sont toujours plus ou moins utilisées, comme le poiseuille (Pl) (Pl = Pa s) ou bien la poise (Po) (Po = 0,1 Pl = 0,1 Pa s).

La définition ci-dessus est donnée pour un problème unidimensionnel. Elle se généralise grâce à l'hypothèse de Stokes.

Lien à la viscosité cinématique

La viscosité dynamique est reliée à la viscosité cinématique par la formule .

Dans cette équation :

  • est la viscosité dynamique du fluide en pascal-seconde (Pa⋅s) ou en kg/(m⋅s) ;
  • est la viscosité cinématique du fluide, exprimé en 104 St ou en m2⋅s-1 ;
  • est la masse volumique du fluide, en kg⋅m-3.

Tableau des valeurs

Viscosité dynamique de certains liquides et gaz à 20 °C et 1 atm[2] :

Liquideµ
(Pa⋅s)
Gazµ
(Pa⋅s)
Ammoniac2,20×10-4 H29,05×10-6
Benzène6,51×10-4 He1,97×10-5
Eau1,00×10-3 H2O1,02×10-5
Eau de mer (30 %)1,07×10-3 air sec1,8×10-5
Éthanol1,20×10-3 Ar2,24×10-5
Éthylène glycol2,14×10-2 CO21,48×10-5
Fréon 122,62×10-4 CO1,82×10-5
Essence2,92×10-4 N21,76×10-5
Glycérine1,49 O22,00×10-5
Kérosène1,92×10-3 NO1,90×10-5
Mercure1,56×10-3 N2O1,45×10-5
Méthanol5,98×10-4 Cl21,03×10-5
SAE 10W1,04×10-1 CH41,34×10-5
SAE 10W301,7×10-1
SAE 30W2,9×10-1
SAE 50W8,6×10-1
Tétrachlorure de carbone9,67×10-4

Note : les valeurs des huiles SAE sont représentatives et la classification permet une variation de ±50 %.

Yeram Sarkis Touloukian a édité un ouvrage librement disponible contenant un grand nombre de données, y compris la variation en température et avec la composition pour certains mélanges, et donnant les références primaires pour ces données[3].

Références

  1. (en) « dynamic viscosity », Compendium of Chemical TerminologyGold Book »], IUPAC, 1997, version corrigée en ligne :  (2006-), 2e éd.
  2. (en) Frank M. White, Fluid Mechanics, McGraw-Hill Higher Education, , 6e éd. (ISBN 978-0-07-293844-9)
  3. (en) Y. S. Touloukian, S. C. Saxena et P. Hestermans, Viscosity, vol. 11, IFI/Plenum Press, (ISBN 0-306-67031-3, lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

Lien externe

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