Mécanique des Fluides: Cours & Exercices Corrigés - Maintenance Auto

République Gabonais
Ministère de l’Education Nationale, de l’Instruction Civique et de la
Formation Professionnelle
Institut de l’Enseignement Technique et Professionnelle
Département de Génie Mécanique
Maintenance automobile
MECANIQUE DES FLUIDES
Cours et exercices corrigés
Guy Roger BOUCKAT
Inspecteur Principal Pédagogique STI, option Maintenance des véhicules automobiles
Chef d’Inspection à l’IGFP.
[email protected]
Tél. : [phone]

Avant-propos
Ce polycopié de cours de Mécanique des Fluides répond au programme officiel du
département de Génie Mécanique, de l’IFETP. Il est destiné aux étudiants de la Licence,
deuxième année option Maintenance automobiles. Il constitue une introduction à la mécanique
des fluides pour ces étudiants.
La mécanique des fluides constitue l’un des piliers fondamentaux de la physique appliquée
aux systèmes automobiles. Elle permet de comprendre et de maîtriser le comportement des
liquides et des gaz, qu’ils soient utilisés pour alimenter, refroidir, lubrifier ou contrôler un
véhicule. Ce cours est conçu pour les étudiants de deuxième année en Licence Maintenance
Automobile. Il vise à relier les principes théoriques de la mécanique des fluides aux applications
concrètes rencontrées dans les systèmes automobiles modernes.
Dans un contexte où l’efficacité énergétique, la sécurité et la fiabilité des véhicules sont des
enjeux majeurs, la maîtrise des phénomènes liés aux fluides devient indispensable. Ce polycopié
vous accompagnera dans l’acquisition des bases nécessaires pour analyser, diagnostiquer et
optimiser les systèmes fluidiques présents dans les véhicules.
Présentation du cours
Objectifs pédagogiques
À l’issue de ce cours, l’étudiant devra être capable de :
 Définir les propriétés physiques des fluides (densité, viscosité, pression,
compressibilité).
 Expliquer les lois fondamentales de la statique et de la dynamique des fluides (Bernoulli,
Pascal, continuité).
 Identifier les régimes d’écoulement et leurs implications dans les systèmes automobiles.
 Appliquer les principes de la mécanique des fluides aux circuits automobiles (carburant,
refroidissement, lubrification, freinage hydraulique, direction assistée).
 Relier les phénomènes aérodynamiques à la conception et à la performance des
véhicules.
Contenu du cours
Le cours est structuré en quatre grandes parties :
1. Introduction à la mécanique des fluides
 Définitions et propriétés des fluides
 Fluides parfaits et réels
 Compressibilité et incompressibilité

2. Statique des fluides appliquée aux systèmes automobiles
 Pression et transmission de pression (théorème de Pascal)
 Applications aux freins hydrauliques et directions assistées
3. Dynamique des fluides et écoulements
 Équation de continuité et théorème de Bernoulli
 Débits et pertes de charge
 Applications aux circuits de carburant, de refroidissement et de
lubrification
4. Aérodynamique et suralimentation
 Régimes d’écoulement (laminaire, turbulent)
 Résistance aérodynamique et optimisation des formes
 Principes de la suralimentation (turbo, compresseur)
Méthodologie
 Cours magistraux pour l’acquisition des bases théoriques.
 Travaux dirigés (TD) avec exercices et études de cas appliqués aux
systèmes automobiles.
 Travaux pratiques (TP) sur bancs hydrauliques et maquettes automobiles
pour relier théorie et pratique.
Compétences visées
 Compréhension des phénomènes fluidiques dans les systèmes
automobiles.
 Capacité à diagnostiquer et résoudre des problèmes liés aux circuits
fluidiques.
 Aptitude à intégrer les notions de mécanique des fluides dans la
maintenance et l’optimisation des véhicules.

1
Table des matières
Avant-propos ................................................................................................................................ 2
Chapitre 1 : Définitions et propriétés des fluides ................................................................ 2
Objectifs ................................................................................................................................... 2
Introduction .......................................................................................................................... 2
1.1 Définition physique d’un fluide...................................................................................... 3
1.2 Fluide parfait et fluide réel ............................................................................................. 5
1.3 Fluide Compressible et incompressible .......................................................................... 6
1.4 Les caractéristiques d’un fluide ...................................................................................... 6
1.4.3. Viscosité d’un fluide ................................................................................................... 8
Chapitre 2 : Statique des fluides ........................................................................................ 16
Objectifs ................................................................................................................................. 16
2.1 Notion sur les pressions ................................................................................................ 16
2.2 Loi fondamentale de statique des fluides ..................................................................... 21
2.3 Théorème de Pascal : transmission de pression ........................................................... 26

2
Chapitre 1 : Définitions et propriétés des fluides
Objectifs
Au terme de ce chapitre, l’étudiant doit être capable de :
− Définir les différents types des fluides ;
− Connaître les propriétés physiques d’un fluide.
Introduction
La mécanique des fluides est une science de la mécanique appliquée qui étudie le
comportement des fluides (liquides et gaz) au repos et en mouvement et les forces internes
associées. Son importance s'explique par le fondement théorique qu'elle offre à de nombreuses
disciplines - le génie des procédés, le génie énergétique, le génie environnemental, le génie
naval, le génie civil, l’agriculture, l’agroalimentaire -, ce qui indique l'ampleur de son champ
d'investigation.
La mécanique des fluides comprend deux grandes sous branches:
• La statique des fluides, ou hydrostatique qui étudie les fluides au repos. C'est
historiquement le début de la mécanique des fluides, avec la poussée d'Archimède et
l'étude de la pression.
• La dynamique des fluides qui étudie les fluides en mouvement. Comme autres
branches de la mécanique des fluides.
On distingue également d’autres branches liées à la mécanique des fluides :
Le terme hydrodynamique s'applique à l'écoulement des liquides ou des gaz à faible vitesse.
Dans ce cas, le gaz est considéré comme incompressible : sa masse volumique est constante.
L'aérodynamique, ou dynamique des gaz, s'intéresse au comportement des gaz lorsque les
changements de vitesse et de pression sont trop importants pour pouvoir négliger la
compressibilité des gaz.
Eclts laminaires
Eclts turbulents
Fluides incompressibles
Fluides compressibles
Fluides parfaits
Fluides visqueux (réels)
Hydrodynamique
Aérodynamique
Mécanique des fluides (Gaz, liquide)
Statique, Dynamique)
(
Mécanique des solides
Mécanique