Nature de l'écoulement d'un fluide

Il peut être soit laminaire soit turbulent, tout dépend, pour un fluide donné, de la géométrie du système dans lequel il s'écoule et de la vitesse du fluide. Pour un système de refroidissement donné, l'écoulement deviendra turbulent au-delà d'une certaine vitesse du fluide et le sera d'autant plus que la vitesse augmente.
L'écoulement est laminaire lorsqu'on peut identifier dans le fluide des "lames" qui glissent les unes par rapport aux autres ( attention ! pas sans frottement ), par exemple en injectant du colorant dans l'écoulement on le verrait évoluer gentiement en se déformant légèrement.
Un écoulement est turbulent lorsqu'il n'est plus laminaire, dans le sens où on ne peut plus identifier ces lames ; le colorant est diffu, mélangé, chaotique, rien de bien identifiable sauf peut être la présence de tourbillons.
C'est d'ailleurs une des caractéristiques de la turbulence, elle présente tout un ensemble de tourbillons de tailles très variées. Cette caractéristique se traduit pratiquement par une des propriétés de la turbulence qui nous intéresse dans les échanges thermique : le mélange, on y reviendra plus loin...

La photo suivante permet de bien voir les différences entre régime laminaire et turbulent, pour ce dernier le colorant est bien plus mélangé et homogénéisé.

Photo issue du livre "An album of fluid motion, Van Dyke, The Parabolic Press"

Maintenant qu'on a en tête ce qui permet de caractériser un fluide, il faut encore creuser un peu pour arriver à comprendre comment se comporte le coefficient de convection h. On va donc voir dans ce qui suit ce qu'il arrive dans le fluide près de la paroi du solide, c'est là que tout va se passer. Cette zone porte le doux nom de couche limite.