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La magie des buses : Comment augmenter la vitesse des fluides jusqu'à la limite ?
Une buse est un dispositif conçu pour contrôler la direction ou les caractéristiques d'un écoulement de fluide, notamment pour augmenter la vitesse d'un fluide lorsqu'il quitte une cavité ou un conduit fermé. Les buses sont généralement des tubes ou des tuyaux de sections transversales variables qui dirigent ou modifient le débit d'un fluide (liquide ou gaz). La gamme d'application des buses est assez large, comprenant le contrôle du débit, de la vitesse, de la direction, de la qualité, de la forme et même de la pression de sortie.
Dans une buse, la vitesse du fluide est augmentée au détriment de son énergie de pression.
Types de buses
Jet
Les jets de gaz, les jets de fluide ou les hydrojets sont utilisés pour éjecter du gaz ou du liquide dans le milieu environnant dans un flux continu. Ces buses sont largement utilisées dans les cuisinières à gaz, les fours et les barbecues. Dans le passé, les jets de gaz étaient également utilisés pour fournir l'éclairage. Dans certains appareils, comme les carburateurs, des jets de fluide sont utilisés pour réguler le débit de carburant dans le moteur, et dans les spas, ils font de même. Des buses plus spécialisées, telles que les buses à flux laminaire, sont conçues pour fournir une pression et un débit plus fluides, ce qui rend la fontaine plus efficace.
Buse à grande vitesse
L'objectif principal d'une buse est généralement d'augmenter l'énergie cinétique d'un fluide, initialement à partir de son énergie interne et de son énergie de pression. En termes de conception de buse, elle peut être principalement divisée en type de contraction (contraction d'un grand diamètre à un petit diamètre) et type d'expansion (expansion d'un petit diamètre à un grand diamètre). Par exemple, la tuyère de Laval converge d’abord puis se dilate, ce qui peut augmenter la vitesse du fluide et, sous cette forme, accélérer plus efficacement l’écoulement des fluides supersoniques.
La forme de la buse est conçue pour garantir que les gaz qui s'échappent sont dirigés directement vers l'arrière et que les éléments latéraux ne contribuent pas à la poussée.
Tuyère de propulsion
L'arroseur génère une poussée grâce à l'énergie obtenue grâce à la combustion du carburant. Le gaz chaud est à une pression plus élevée que l'air extérieur et sa vitesse augmente à mesure qu'il s'échappe par les tuyères de propulsion. Pour générer une poussée, la vitesse d'échappement doit dépasser la vitesse de vol de l'avion, et une différence de vitesse trop importante gaspille du carburant.
Buse électromagnétique
Des buses électromagnétiques ont également été proposées pour certains types de propulsion, tels que VASIMR, qui dirigent le flux de plasma à travers un champ magnétique plutôt qu'une paroi solide.
Buse de pulvérisation
De nombreuses buses sont capables de produire une pulvérisation très fine de liquide. Les buses de pulvérisation sont largement utilisées dans les domaines de la peinture en aérosol, du parfum et des carburateurs de moteurs à combustion interne.
Buse à vide
Les buses d'aspirateur sont disponibles dans une variété de formes et sont spécialement conçues pour un nettoyage facile.
Buse de moulage
Certaines formes de buses sont conçues pour produire des fluides de formes spécifiques. Par exemple, la buse utilisée pour le moulage par extrusion est appelée matrice, et est utilisée pour produire des produits tels que des métaux ou des plastiques avec des sections transversales spécifiques.
Étant donné que les buses spécialement conçues permettent d’obtenir des rendements de débit plus élevés, imaginez le type de percées que cela pourrait apporter dans la technologie future ?
Comment les futures technologies de buses changeront-elles notre compréhension et notre application de la dynamique des fluides ?
