L’ingénierie des fluides concerne la conception et la mise en œuvre de systèmes de transport de fluides ou de machines dont le fonctionnement dépend des propriétés des fluides. Dans ce contexte, les fluides sont tous des matériaux qui s’écoulent sans forme fixe, se déforment sous pression et épousent la forme de leurs contenants. Les liquides, les gaz et les plasmas sont tous des fluides. Les projets courants en ingénierie des fluides peuvent impliquer la construction d’un pipeline ou la conception efficace de véhicules.
Au cœur de l’ingénierie des fluides se trouve la dynamique des fluides, la science des fluides en mouvement. Les propriétés mécaniques des liquides sont traitées dans la science appliquée de l’hydraulique. La pneumatique étudie les propriétés et les applications des gaz sous pression. Bien qu’il s’agisse de deux disciplines distinctes, les fluides impliqués partagent généralement les mêmes phénomènes d’écoulement et sont décrits par les mêmes équations.
L’hydraulique aborde les problèmes d’ingénierie pratiques liés au stockage, au déplacement et à l’utilisation de liquides. Cela contraste avec l’hydrologie, qui étudie le mouvement naturel de l’eau à travers la croûte terrestre. Les propriétés d’un liquide au repos font l’objet de l’hydrostatique. Ceux-ci entrent en jeu lors de la conception des barrages, des presses hydrauliques et des machines submersibles.
L’hydrodynamique traite des problèmes d’ingénierie des fluides qui impliquent des frottements et des turbulences. Ce sont généralement des facteurs lorsque des liquides circulant dans des tuyaux ou la pression hydraulique sont utilisés pour entraîner des dispositifs mécaniques. Le fonctionnement efficace des pompes, des turbomachines et des moteurs hydrauliques dépend tous du contrôle efficace de ces forces.
La pneumatique est principalement concernée par l’utilisation de gaz sous pression pour entraîner des dispositifs mécaniques. Les systèmes de freinage, les outils électriques et les pulvérisateurs sont tous fréquemment alimentés au gaz comprimé. L’ingénierie des fluides produit une large gamme de dispositifs pneumatiques industriels qui reposent sur l’air atmosphérique comprimé. Une telle source d’alimentation est facilement disponible sans les dangers de fuite associés à l’utilisation d’autres gaz.
Le déplacement à travers un milieu fluide peut impliquer des projets aussi divers que la conception d’avions ou la production d’hélices de navires efficaces. L’ingénierie des fluides est appliquée à l’aéronautique au moyen de l’équation de Bernoulli, qui décrit le comportement de l’écoulement d’un fluide le long d’une surface. Les mêmes équations pourraient également décrire des propriétés affectant le mouvement de liquides à travers une zone confinée ou le mouvement d’un sous-marin à travers l’océan.
Dans le forage de pétrole ou de gaz naturel, l’ingénieur de la boue utilise des principes d’ingénierie des fluides lors du choix de la boue de forage, ou fluide, qui fournit une pression hydrostatique dans le trou de forage. Le matériau est injecté dans le trou afin d’exclure les fluides étrangers, de refroidir et de lubrifier le trépan et d’aider à transporter les déblais de forage à la surface. De l’air comprimé, de l’eau ordinaire et des mélanges d’argile à base d’eau ou d’huile peuvent être utilisés comme fluide.