L’effet Coanda peut se manifester à la sortie d’une théière, lorsque le thé s’écoule le long du bec verseur. © charlygracious, Pixabay, DP

Sciences

Effet Coanda

DéfinitionClassé sous :physique , effet Coanda , mécanique des fluides

L'effet Coanda est un phénomène étrange de la mécanique des fluides observé depuis bien longtemps par les physiciens.

L'effet Coanda et les avions

Il a hérité son nom d'Henri Coanda, un ingénieur aérodynamicien roumain reconnu aujourd'hui comme étant le père du principe des avions à réaction. C'est en effet lui qui l'a exploité pour la première fois au début du XXe siècle, car cet effet est à la base du fonctionnement d'une aile d'avion.

En pratique, on parle d'effet Coanda lorsqu'un jet de fluide (gaz ou liquide) est attiré et suit une surface courbe sur laquelle il s'écoule. Ainsi, quand un fluide sort d'un récipient par un orifice ou un tuyau, une partie de ce fluide a tendance, au moment où il émerge, à épouser intimement le contour extérieur du récipient, même s'il lui faut pour cela, opérer un « virage en épingle à cheveux ».

Effet Coanda : l'exemple de la théière

L'exemple le plus courant de l'effet Coanda est la façon malencontreuse dont le thé s'écoule d'une théière lorsqu'on n'incline pas suffisamment le bec verseur. Le thé sort de la théière, mais le jet adhère à la paroi extérieure pour s'égoutter finalement ailleurs que dans la tasse où il était censé s'écouler.

Le phénomène d'effet Coanda est gouverné par quelques paramètres cruciaux, parmi lesquels la vitesse d'écoulement du jet, l'intensité de son débit et le profil exact de l'ajutage de sortie. Lorsque l'effet Coanda se manifeste à la sortie d'une théière, par exemple, il suffit d'augmenter le débit du thé pour faire cesser le phénomène.

En Formule 1, un détournement de l’effet Coanda peut permettre d’améliorer les performances d’une voiture. En effet, ajouter des éléments en carbone à la sortie des échappements et sur le fond plat permet de rediriger la trajectoire des gaz pour, notamment, maximiser l’appui au sol et l’équilibre du train arrière. © gianfrancodebei, Pixabay, DP

Applications de l’effet Coanda : aérodynamique…

L'effet Coanda, qui peut d'ailleurs avoir des conséquences bénéfiques dans certaines circonstances, s'exerce aussi, et même plus fortement encore, dans le domaine des écoulements gazeux, en particulier en aérodynamique, où il peut donner lieu à des effets très importants en raison d'un phénomène d'entraînement exercé sur l'air environnant. Cet entraînement peut mettre en jeu des quantités d'air suffisantes pour donner lieu à des applications pratiques.

Dans un certain type de véhicules à coussin d'air, un courant d'air est éjecté vers le haut (et non vers le bas, comme dans les véhicules à coussin d'air conventionnels) à travers une fente annulaire disposée au sommet du véhicule. Ce jet d'air, après être sorti vers le haut, subit l'effet Coanda et s'écoule jusqu'au sol le long des parois du véhicule. Ce faisant, il entraîne avec lui une partie de l'air qui surmonte le véhicule. Il se crée donc au-dessus du véhicule une dépression qui, conjuguée à la surpression exercée en dessous du véhicule, produit un effet de sol suffisant pour le soulever. Ce phénomène est utilisé notamment par l'armée russe pour des avions volant au ras des vagues et possédant une faible voilure (avions à effet de sol).

Dans un domaine tout à fait différent, l'effet Coanda est à la base du fonctionnement des circuits logiques utilisant un fluide, également appelés « circuits fluidiques ». Dans ces circuits, où circule de l'air comprimé (éventuellement des liquides sous pression), se produisent les mêmes phénomènes de « tout ou rien » (TOR) que ceux qui régissent la circulation des impulsions électroniques dans les circuits d'ordinateurs. Ils sont donc susceptibles des mêmes applications pratiques, c'est-à-dire les calculs élémentaires ou les décisions logiques. Les circuits fluidiques sont évidemment beaucoup moins rapides que les circuits électroniques, mais ils présentent l'avantage d'être totalement insensibles aux perturbations thermiques, électromagnétiques et mécaniques (vibrations).

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