Voir la source de Effet Venturi

{{voir homonymie|Venturi}}

[[Fichier:Venturifixed2.PNG|vignette|Schématisation de l'effet Venturi. La [[pression]] au {{nobr|point 1}} est plus grande qu'au {{nobr|point 2}}. Et la [[vitesse]] du [[Fluide (matière)|fluide]] au {{nobr|point 2}} est plus grande qu'au {{nobr|point 1}}.]]
[[Fichier:Venturi.gif|vignette|Écoulement dans un tube Venturi.]]

L’'''effet Venturi''', du nom du physicien italien [[Giovanni Battista Venturi]], est le nom donné à un phénomène de la [[dynamique des fluides]], selon lequel un fluide en écoulement subit une dépression là où la vitesse d'écoulement augmente, où la section d'écoulement se réduit. 

L'effet est une manifestation du principe de [[conservation de l'énergie]] (formalisé dans le cas des écoulements fluides par le [[théorème de Bernoulli]]) et peut s'énoncer de la façon suivante : dans le cas d'un écoulement fluide horizontal, lorsque la vitesse d'écoulement augmente, la pression diminue. On peut également le formuler selon cette variante : dans le cas d'un écoulement horizontal, si la section d'écoulement diminue, la pression dans le fluide diminue également ; dans ce cas, on fait en plus intervenir le principe de [[conservation de la masse]] (et donc du débit), qui va causer une augmentation de la vitesse à la suite de la réduction de la section, et de là la diminution de la pression comme ci-dessus<ref>{{Lien web |langue= |auteur=Jean-Jacques Rousseau |titre=Effet Venturi |url=http://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/divers/venturi.html |site=[[Université du Mans]] |date= |consulté le=2020-08-06}}.</ref>{{,}}<ref name=":0">{{Lien web |langue=fr-FR |auteur=Cléo Schweyer |titre=En vidéo : L'effet Venturi |url=https://sciencespourtous.univ-lyon1.fr/video-leffet-venturi/ |site=Sciences pour tous, [[Université Claude-Bernard-Lyon-I|Université {{nobr|Lyon 1}}]] |date=2016-10-11 |consulté le=2020-08-06}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=français |auteur1=Sylvie Malardel<!-- Wikidata : Q60023709 --> |titre=Fondamentaux de météorologie : à l'école du temps |passage=546 |lieu= |éditeur=[[Éditions Cépaduès|Cépaduès]] |année=2005 |pages totales= |isbn=978-2854286311 |lire en ligne=}}.</ref>.

Cet effet trouve des applications dans des domaines variés, comme les lances à incendie, la course automobile ([[effet de sol]]), ou encore [[Hémodynamique|l'hémodynamique]] (étude de l'écoulement du sang)<ref name=":0" />.

== Théorie ==
[[File:Venturi typique dessiné par Giovanni Battista Venturi en 1797 (...), Gallica.png|vignette|Schéma du montage dit « venturi », en 1797.]]

Le [[théorème de Bernoulli]] 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).
Sur l'image du texte de Venturi ci-contre, on observe le schéma à présent bien connu du dispositif nommé de nos jours ''venturi''. Ce schéma montre d'ailleurs trois mesures de pression dont une au col dudit ''venturi''.

L'effet Venturi ne concerne que les vitesses d'écoulement [[subsonique]]s très inférieure à {{nobr|[[Nombre de Mach|Mach]] 1}}{{Référence nécessaire|date=janvier 2023}}. À une vitesse [[supersonique]], il faut utiliser l’[[équation d'Hugoniot]], on en déduit que pour augmenter la vitesse d'un fluide, il faut augmenter la section. C'est « l'inverse » de l'effet Venturi.

== Dépression ==
D'après la conservation du débit, <math>A_1 v_1 = A_2 v_2</math> (où <math>A</math> représente la section et <math>v</math> la vitesse) ou encore
<center><math display="block">\frac{v_1}{v_2} = \frac{A_2}{A_1} \qquad (1)</math></center>

D'après le [[théorème de Bernoulli]] :

<center><math>p_1^* + \frac{1}{2} \, \rho \, v^2_1 = p_2^* + \frac{1}{2} \, \rho \, v^2_2</math> </center>

où <math>p^* = p + \rho \, g \, z</math>.<math display="block">p_1^* - p_2^* = \frac{1}{2}\, \rho \, v^2_2 - \frac{1}{2}\, \rho \, v^2_1 = \frac{1}{2} \, \rho \,  v^2_1\left(\left(\frac{v_2}{v_1}\right)^2 - 1\right) </math>

D'après (1) :<math display="block">p_1^* - p_2^* = \frac{1}{2} \, \rho \, v^2_1\left(\left(\frac{A_1}{A_2}\right)^2 - 1\right) </math>

<math>p_1^* - p_2^*</math> sera donc positive ce qui correspond à une dépression.

Cette dépression peut créer un effet de [[cavitation]] qui peut être dangereux pour la canalisation.{{Référence nécessaire||date=6 août 2020}}

== En zone montagneuse ==
{{Section à sourcer|date=août 2020}}
Dans les zones [[Montagne|montagneuses]], l'effet Venturi est fréquemment présent. Quand l'air à proximité de la surface du terrain, en circulation globalement horizontale, rencontre une montagne (ou tout terrain surélevé), il est obligé, pour franchir cet obstacle, de passer par-dessus s'il ne peut pas passer sur les côtés. Le poids des couches d'air supérieures, non perturbées dans leur déplacement par l'obstacle, et le caractère local de cet obstacle, impliquent que l'air concerné ne possède d'autres degrés de liberté que sa vitesse horizontale et sa propre [[compressibilité]]. Cette seconde est en général faible. La section de passage de l'air étant moindre, cet air se retrouve dès lors accéléré de manière à conserver le même [[Débit (physique)|débit]] qu'avant (quantité d'air passant par un point par unité de temps).

C'est pour cette raison que le vent au sommet des montagnes est toujours plus important que celui à leur base. De façon similaire, une [[wikt:constriction|constriction]] horizontale du [[Relief (géomorphologie)|relief]], comme un [[col de montagne]], va créer une accélération des vents en [[wikt:aval|aval]] de cette ouverture dans les montagnes.

Un [[Détroit|détroit maritime]] entre deux côtes montagneuses crée aussi un puissant effet Venturi. Ainsi des sites comme [[Tarifa]] (point le plus resserré du [[détroit de Gibraltar]]) ou les [[Bouches de Bonifacio]] sont des lieux très ventés (et très fréquentés par les amateurs de [[planche à voile]] ou de [[kitesurf]]).

En [[aéronautique]], il est donc très important pour les pilotes d'analyser le terrain les entourant pour pouvoir atterrir en zone montagneuse en toute sécurité ou même simplement franchir une zone surélevée.

== Applications ==
{{Section à sourcer|date=août 2020}}

L'effet Venturi peut être utilisé pour créer une [[Dépression (physique)|dépression]] et ainsi réaliser une [[Aspiration (physique)|aspiration]]. Ceci est utilisé par exemple :
* dans les [[Trompe hydraulique|trompes hydrauliques]] et les [[Trompe à eau|trompes à eau]] ;
* dans les ventilateurs sans pales, la projection d'air à grande vitesse sur un profil d'aile (à l'intérieur de l'anneau), entraîne une dépression qui aspire l'air depuis l'arrière du ventilateur et cause l'effet « multiplicateur d'air » ;
* de la même manière, le flux d'air des ventilateurs utilisés par les sapeurs-pompiers lors de la [[ventilation opérationnelle]] par pression positive entraîne l'air environnant (jusqu'au double du débit nominal du ventilateur) à travers l'entrant ;
* dans les [[carburateur]]s des [[Moteur à combustion interne|moteurs à combustion interne]] ;
* pour diminuer la [[Portance (aérodynamique)|force de portance]] et améliorer l'[[Aérodynamique automobile|appui aérodynamique]] des voitures de course en utilisant l'[[effet de sol]]<ref name=":0" /> ;
* sur certains casques haut de gamme, les fabricants utilisent l'effet Venturi pour accélérer la circulation de l'air à l'intérieur du casque et son extraction. Cela permet de rafraîchir plus efficacement le pilote et de désembuer la visière ;
* dans certains [[Détendeur de plongée|détendeurs]] de [[plongée sous-marine]], le flux d'air moyenne pression injecté dans le deuxième étage est orienté de telle manière qu'il participe à l'aspiration de la membrane. Cette membrane appuyant sur le levier qui provoque l'injection d'air, l'effet Venturi réduit alors l'effort inspiratoire ;
* sur certaines cheminées, pour améliorer le tirage ;
* pour mélanger des liquides (un liquide mis en dépression aspire l'autre liquide et permet le mélange), par exemple le mélangeur d'[[émulseur]] et d'eau des [[Lance d'incendie|lances à mousse]] des [[Pompier|sapeurs-pompiers]]<ref name=":0" /> ;
* un effet Venturi (convergent + divergent) permet de limiter le [[Débit (physique)|débit]] à un seuil déterminé et ce quelle que soit la pression amont sur une canalisation ;
* pour réaliser des pompes à vide de faible puissance, comme les [[Trompe à eau|trompes à eau]] montées sur les robinets des paillasses de chimie, ou bien les [[Libération des voies aériennes|aspirateurs de mucosité]] branchés sur les détendeurs des bouteilles de [[dioxygène]] médical ;
* comme appareil de mesure de débit, basé sur la chute de pression au niveau du venturi (voir par exemple [[Canal Venturi|canal venturi]]) ;
* dans les [[Pistolet à peinture|pistolets à peinture]], alimentés par le biais d'une turbine basse pression ou d'un compresseur ;
* pour administrer dans les alvéoles pulmonaires des médicaments au travers d'aérosols liquides (principe de l'[[aérosolthérapie]] ; venturi pneumatique) ;
* certains pommeaux de douche à économie d'eau (50 %), [[mitigeur]]s sur robinetterie ;
* pour la pré-admission d'entrée d'air nécessaire au fonctionnement d'une turbine à gaz dans la propulsion notamment des [[Rame à turbine à gaz|rames à turbine à gaz]] ;
* pour la gazéification de liquides (jus de pomme, eau, cidre…) ;
* pour l'injection d'[[ozone]] gazeux dans de l'eau ;
* en [[sonorisation]] (chambres de compression) ;
* pour vider l'eau à travers une trappe (« vide-vite ») située dans le fond d'embarcations légères (dériveurs, bateaux pneumatiques) ;
* dans le traitement des [[rhume]]s ou [[rhinopharyngite]]s, l'aspirateur nasal pour dégager les cavités nasales de l'enfant ;
* dans certaines éoliennes de toit horizontales<ref>[http://www.eolienne-particulier.info/aerocube-aeolta-eolienne-toit/ L'AéroCube, l’éolienne pour toit par Aeolta !] - Éolienne pour particulier, {{date-|25 mars 2011}}.</ref> ;
* pour aérer le vin au moment de le verser dans le verre, en le passant au travers d'une sorte d'entonnoir ; l'effet sur le vin est équivalent à une aération naturelle de plusieurs heures ;
* dans les [[Distributeur d'essence|pompes à essence]], lorsque le niveau d'essence empêche l'air de passer au niveau du bec de remplissage, l'effet Venturi provoque le dégonflage d'une poire et la fermeture du clapet d'arrivée d'essence <ref>{{Lien web |titre=12/25/1991 How does a gas pump shut off automatically when the gas tank is full? |url=https://web.archive.org/web/20111028121633/http://www.pa.msu.edu/sciencet/ask_st/122591.html |site=web.archive.org |date=2011-10-28 |consulté le=2024-05-01}}</ref>{{,}}<ref>{{Lien vidéo|titre=How petrol pumps know when to turn themselves off|url=https://www.youtube.com/watch?v=fT2KhJ8W-Kg|langue=fr-FR|consulté le=2024-05-01}}</ref>;
* en [[hémodynamique]], notamment pour le calcul des débits sanguins ou de la pression artérielle<ref name=":0" /> , l'effet Venturi permet aussi d'expliquer l'insuffisance aortique dans le [[syndrome de Laubry-Pezzi]] ([[prolapsus]] d'un cusp de la valve [[Aorte|aortique]] lié au flux passant dans une [[Communication interventriculaire|communication inter-ventriculaire]])<ref>{{Lien web |langue=fr |prénom=INSERM US14-- TOUS DROITS |nom=RESERVES |titre=Orphanet: Syndrome de Laubry Pezzi |url=https://www.orpha.net/consor4.01/www/cgi-bin/OC_Exp.php?lng=FR&Expert=99094 |site=www.orpha.net |consulté le=2022-07-19}}</ref> ;
[[Image:Power station Westfalen. Cooling towers.jpg|vignette|Tour aéroréfrigérante avec une forme hyperboloïde.]]
* les [[Tour aéroréfrigérante|tours aéroréfrigérantes]] avec leur forme [[hyperboloïde]] génèrent un effet Venturi au niveau de leur col. Mais, contrairement aux idées reçues, cette forme est choisie pour l'augmentation de résistance au vent de la tour et non pas pour l'effet Venturi. En effet, l'effet Venturi augmente la vitesse au col ce qui crée une très légère augmentation de la [[perte de charge]] par frottement sur les parois. Cela réduit le tirage et donc le débit d'air disponible pour le refroidissement. Cette très marginale perte de performance est largement compensée par le gain de résistance de la coque aux vents extérieurs.

== Un venturi à l'intérieur d'un autre ==
[[File:Bruhn double venturi, Naca Report 420.png|vignette|gauche|Bruhn double venturi, NACA Report 420.]]
À l'exemple des venturis secondaires tels que sur les cols montagneux, rien n'interdit de placer un venturi à l'intérieur d'un venturi. La dépression au col du venturi secondaire est alors encore plus forte que celle qui existerait au col du venturi primaire sans le venturi secondaire (voir image de cette section).

== Notes et références ==
{{références}}

== Annexes ==
{{autres projets
|commons=Category:Venturi effect
|commons2=Category:Bernoulli's principle
|commons titre2=Principe de Bernoulli
}}

=== Articles Connexes ===
* [[Tube de Venturi]]
* [[Théorème de Bernoulli]]

=== Liens externes ===
* {{youtube|13eoSasj4hw|L'effet Venturi -{{lang|en|Venturi effect}} - Frédéric Louradour}}
* {{youtube|jUdlNsgjJRY|Comment une pompe à essence s'arrête - 27 - e-penser}}

{{Portail|physique}}

[[Catégorie:Dynamique des fluides]]
[[Catégorie:Théorie de la plongée]]