Flux non visqueux

Les spectromètres utilisent un électroaimant qui pour être supraconducteur doit être extrêmement froid. Pour cela, cet électroaimant est plongé dans un réservoir d'hélium liquide, lui-même placé dans un vase Dewar (l'équivalent d'une bouteille Thermos) plein d'azote liquide. L'hélium comme liquide de refroidissement permet de minimiser le flux de fond dans des lectures dans l'infrarouge lointain. Certains spectromètres sont de conception simples, mais même à leur point le plus chaud, leur cadre est à moins de 20 kelvins. Ces appareils sont assez rares car l'hélium liquide est l'un des liquides de refroidissement les plus coûteux[8].

Grand collisionneur de hadrons.

L'hélium liquide a une très haute conductivité thermique, ce qui le rend très utile pour le refroidissement des supraconducteurs. Les supraconducteurs, tels que ceux utilisés au LHC (Large Hadron Collidor ou Grand collisionneur de hadrons) sont refroidis à des températures d'environ 1,9 K. Cette température permet aux électroaimants au niobium-titane d'atteindre un état supraconducteur. Sans l'utilisation de l'hélium superfluide, cette température ne serait pas possible. Refroidir à ces températures, avec ce fluide, est très onéreux et il en existe peu par rapport à d'autres systèmes de refroidissement[9].

Une autre application de l'hélium superfluide est son utilisation dans la compréhension de la mécanique quantique. L'usage de lasers pour regarder des petites gouttelettes permet aux scientifiques d'observer des comportements qui ne peuvent normalement pas être visibles. Cela est dû au fait que l'ensemble de l'hélium dans chaque gouttelette est dans le même état quantique. Cette application n'a pas d'utilisation pratique par elle-même, mais cela donne un point de vue pour mieux comprendre la mécanique quantique, ce qui aura plus tard des applications.

En 1845, George Gabriel Stokes publie un important ensemble d'équations, aujourd'hui connu comme les équations de Navier-Stokes[1] - [15]. Claude-Louis Navier développe ces équations d'abord à l'aide de la théorie moléculaire, qui a été confirmée par Stokes en utilisant la théorie du continuum[1]. Les équations de Navier Stokes décrivent le mouvement des fluides[1]:

${\displaystyle \rho {Dv \over Dt}=-\nabla p+\mu \nabla ^{2}v+\rho g}$

Lorsque le flux est non-visqueux, ou quand la viscosité peut être considérée comme négligeable, l'équation de Navier-Stokes se simplifie en l'équation d'Euler[1]. Cette simplification est beaucoup plus facile à résoudre, et peut s'appliquer à de nombreux types de flux dans lequel la viscosité est négligeable[1].

Flux en développement sur une surface solide.

Il est important de noter, que le caractère négligeable de la viscosité ne peut plus être assumé à proximité des limites solides, comme dans le cas de l'aile de l'avion[1]. Dans les régimes d'écoulement turbulent (Re >> 1), la viscosité peut généralement être négligée, cependant cela n'est valable qu'à une distance éloignée des interfaces solides[1]. Lors de l'examen des flux au voisinage d'une surface solide, comme le flux à travers un tuyau ou autour d'une aile, il est commode de classer les quatre régions distinctes de l'écoulement près de la surface[1]:

• Flux turbulent principal : la plus éloignée de la surface, la viscosité peut être négligée.
• Sous-couche d'inertie : le début du flux turbulent principal, la viscosité n'a qu'une importance mineure.
• Couche tampon : la transformation entre la couche inertielle et la couche visqueuse.
• Sous-couche visqueuse : plus proche de la surface, la viscosité est importante.

Bien que ces distinctions puissent être un outil utile pour illustrer l'importance des forces visqueuses près des interfaces solides, il est important de noter que ces régions sont assez arbitraires[1]. Supposer un flux non-visqueux peut être un outil utile dans la résolution de beaucoup de problèmes de dynamique des fluides, cependant, cette hypothèse nécessite un examen attentif des sous-couches fluides lorsque des frontières solides sont impliquées.