Effet Venturi
L'effet Venturi, du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi, est le nom donné à un phénomène de la dynamique des fluides où il y a formation d'une dépression dans une zone où les particules de fluides sont accélérées.


avec,



Le théorème de Bernoulli (rappel) permet de comprendre ce phénomène : si le débit de fluide est constant et que le diamètre diminue, la vitesse augmente nécessairement ; du fait de la conservation de l'énergie, l'augmentation d'énergie cinétique se traduit par une diminution d'énergie élastique, c'est-à-dire une dépression.

Venturi a donc prolongé le travail de Bernoulli en transformant le modèle vertical de Bernoulli (faisant intervenir une variation de l'énergie potentielle due à la hauteur) en un système linéaire. Il reprend l'équation de Bernoulli en annulant le terme d'énergie potentielle (puisqu'il n'y a plus de variation de hauteur).
L'effet Venturi ne concerne que les vitesses d'écoulement subsoniques (lorsque le nombre de Mach est inférieur au Mach critique qui correspond à l'apparition d'une onde de choc).

D'après la conservation du débit, A1 v1 = A2 v2
(ou A représente la section et v la vitesse),
ou encore : v1/v2 = A2 / A1 [1]

D'après le théorème de Bernoulli : p*1 + 1/2 r v²1 = p*2 + 1/2 r v²2,

où p* = p + rg z

p*1 - p*2 = 1/2r v²2 -1/2r v²1 = 1/2r v²1((v2/v1)² - 1)

D'après [1] ,

(p*1 - p*2) = 1/2r v²1 ((A1/A2)² - 1)

(p*1 - p*2) sera donc positive ce qui correspond à une dépression.
Cette dépression peut créer un effet de cavitation*(voir notes de bas de page) qui peut être dangereux pour la canalisation.

Dans les zones montagneuses, l'effet Venturi est tout le temps présent. Si les particules d'air rencontrent une montagne (ou tout terrain surélevé), elles se retrouvent obligées pour la franchir de passer par-dessus (si elles ne peuvent passer sur les côtés). La zone de circulation étant moindre, les particules se retrouvent accélérées, de manière à conserver le même débit qu'avant. C'est pour cette raison que le vent au sommet des montagnes est toujours plus rapide que celui à sa base. De façon similaire, une constriction horizontale du relief, comme un col de montagne, va créer une accélération des vents en aval de cette ouverture dans les montagnes.
En aéronautique, il est donc très important pour les pilotes d'analyser le terrain les entourant s'ils veulent atterrir en zone montagneuse en sécurité ou même simplement franchir une zone surélevée.

Applications.
L'effet Venturi peut être utilisé pour créer une dépression et ainsi réaliser une aspiration. Ceci est utilisé par exemple :



*On appelle cavitation (du latin cavus, « trou ») la naissance et l'oscillation radiale de bulles de gaz et de vapeur dans un liquide soumis à une dépression.
Si cette dépression est suffisamment élevée, la pression peut devenir inférieure à la pression de vapeur saturante (voir éventuellement à vapeur), et une bulle de vapeur est susceptible de se former.Les origines de la dépression peuvent être de deux sortes :

  1. écoulement fluide,
  2. onde acoustique entraînant des variations de la densité du liquide.

Différents types de cavitation :

La supercavitation est l'utilisation des effets de cavitation pour créer une grande bulle de gaz à l'intérieur d'un liquide, permettant à un objet de voyager à grande vitesse dans ce liquide en étant complètement enveloppé par la bulle. La cavité (c'est-à-dire la bulle) réduit le frottement sur l'objet et fait de la supercavitation une technologie très attrayante et pour cause : le frottement dans l'eau est environ 1 000 fois plus grand que dans l'air. La supercavitation est assez étudiée en magnétohydrodynamique (MHD).

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