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Qu'est-ce que la viscosité dynamique et la viscosité cinématique ?
La viscosité dynamique μ mesure la résistance d'un fluide au cisaillement : c'est le rapport entre la contrainte de frottement entre deux couches de fluide et leur gradient de vitesse. Son unité SI est le pascal-seconde (Pa·s) ; on utilise aussi le millipascal-seconde, égal au centipoise (1 mPa·s = 1 cP). La viscosité cinématique ν est la viscosité dynamique divisée par la masse volumique, ν = μ / ρ, en m²/s ou en centistokes (1 cSt = 1 mm²/s). L'eau à 20 °C a une viscosité dynamique de 1,0 mPa·s et cinématique de 1,0 cSt ; la viscosité des liquides diminue quand la température augmente, celle des gaz augmente.
Formules et unités de la viscosité
- τ : contrainte de cisaillement entre deux couches de fluide, en Pa
- μ (mu, parfois η) : viscosité dynamique, en Pa·s ; dV/dy : gradient de vitesse perpendiculaire à l'écoulement, en s⁻¹
- ν (nu) : viscosité cinématique, en m²/s ; ρ : masse volumique, en kg/m³
Conversions : 1 Pa·s = 1 000 mPa·s = 1 000 cP = 10 poises ; 1 m²/s = 10⁶ cSt = 10⁴ stokes ; 1 cSt = 1 mm²/s. Exemple : huile ISO VG 46 à 40 °C, ν = 46 cSt et ρ = 870 kg/m³, donc μ = 46·10⁻⁶ × 870 = 0,040 Pa·s = 40 mPa·s.
Table de viscosité des liquides et des gaz usuels
| Fluide | T (°C) | μ (mPa·s) | ρ (kg/m³) | ν (mm²/s = cSt) |
|---|---|---|---|---|
| Eau | 20 | 1,00 | 998 | 1,00 |
| Eau | 50 | 0,55 | 988 | 0,55 |
| Eau | 80 | 0,36 | 972 | 0,37 |
| Eau de mer | 20 | 1,08 | 1 025 | 1,05 |
| Air (1 atm) | 20 | 0,018 | 1,20 | 15,1 |
| Air (1 atm) | 100 | 0,022 | 0,95 | 23,1 |
| Huile hydraulique ISO VG 46 | 40 | 40 | 870 | 46 |
| Gazole | 20 | 3,5 | 840 | 4,2 |
| Essence | 20 | 0,6 | 740 | 0,8 |
| Éthanol | 20 | 1,2 | 789 | 1,5 |
| Glycérine | 20 | 1 410 | 1 260 | 1 120 |
| Mercure | 20 | 1,55 | 13 546 | 0,11 |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
Deux couches de fluides qui se déplacent l'une près de l'autre génèrent une force de frottement qui est
proportionnelle à :
-
leur surface,
- leur vitesse relative (l'une par rapport à l ‘autre),
et inversement proportionnelle à la distance qui les sépare.
(détail du convertisseur viscosité intégré à mecaflux)
viscosité dynamique:
le coefficient de proportionnalité qui lie la surface, la vitesse et la distance à la force de frottement est le cœfficient de viscosité dynamique n. l'unité de viscosité dynamique légale est le pascal seconde (pas-s) ou poiseuille(PI). Ce cœfficient varie suivant la température et le fluide.
viscosité cinématique:
si l ‘on divise le cœfficient de viscosité dynamique par la masse volumique du fluide on obtient un rapport utilisé dans certaines formules ce rapport est nommé viscosité cinématique et son unité est m²/s. il est parfois désigné en Stokes (St) ou centistokes (cSt).1m²/s=10 000St=1 000 000cSt
Dans l'onglet pertes de charge régulière, un éditeur de fluide/viscosité, vous permet de choisir un fluide et une température, ce choix détermine la viscosité dynamique.
L'éditeur de fluides vous permet de paramétrer/enregistrer une viscosité pour un gaz ou un liquide de votre choix en fonction de sa température et de l'enregistrer dans la base de données viscosité des fluides de votre logiciel. La base de données de viscosités de fluides, gaz ou liquides, intégrée à Mecaflux comporte 85 liquides et 35 gaz dont la viscosité dynamique est donnée en fonction de la température. En sélectionnant la température du fluide de votre choix, vous actualisez la viscosité dynamique , la viscosité cinématique, la température et la masse volumique de votre fluide dans le calcul de pertes de charges régulières et des pertes de charge singulières.
L'éditeur de viscosité fluides:
Il vous est cependant possible d'entrer directement la viscosité dynamique lors du calcul de pertes de charges régulières et singulières.
Une interface nommé viscosimètre "maison" vous permet d'évaluer la viscosité dynamique d'un fluide avec les "moyens du bords"(Menu Outils de MECAFLUX) 
le convertisseur d'unité et son onglet viscosité pour convertir la viscosité cinématique et viscosité dynamique
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre viscosité dynamique et viscosité cinématique ?
La viscosité dynamique μ (Pa·s) caractérise le frottement interne du fluide ; la viscosité cinématique ν (m²/s) est μ divisée par la masse volumique ρ. Le nombre de Reynolds utilise ν ; les pertes de charge se calculent indifféremment avec l'une ou l'autre si ρ est connue.
Comment convertir des centipoises en centistokes ?
ν (cSt) = μ (cP) / densité relative. Pour l'eau, de densité 1, 1 cP = 1 cSt. Pour une huile de densité 0,87, 40 cP correspondent à 46 cSt. Le convertisseur de cette page traite aussi les SSU et les degrés Engler.
Comment la viscosité varie-t-elle avec la température ?
Celle des liquides baisse fortement quand la température monte : l'eau passe de 1,8 mPa·s à 0 °C à 0,28 mPa·s à 100 °C, une huile hydraulique peut être divisée par dix entre 20 et 80 °C. Celle des gaz augmente légèrement avec la température.
Comment prendre en compte la viscosité de mon fluide dans mes calculs de pertes de charge ?
L'éditeur de fluides de Mecaflux Standard donne la viscosité dynamique et cinématique de 120 liquides et gaz à la température de votre installation, et vous pouvez créer votre propre fluide à partir de sa fiche technique ; le nombre de Reynolds, le régime et le coefficient de perte de charge de chaque tronçon en découlent automatiquement. Pour une huile, un fluide alimentaire ou un produit chimique visqueux, Mecaflux réalise l'étude de votre projet avec les bonnes propriétés, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre installation.