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Mécanique des fluides

2016-2017

Faculté de Gestion, Economie & Sciences ( FGES )

Code Cours :

1617-FGES-ENGGS-FR-3007


Niveau Année de formation Période Langue d'enseignement 
S5Français
Professeur(s) responsable(s)LICENCE INCONNU FGES
Intervenant(s)Pas d'autre intervenant

    Ce cours apparaît dans les formations suivantes :
  • Faculté de Gestion, Economie & Sciences - Licences & Prépas - Licence 3 Sciences pour l'Ingénieur - S5 - 4 ECTS

Pré requis

- Notions d’hydrostatique
- Notions de thermodynamique
- Mécanique newtonienne
- Opérateurs différentiels
- Equations aux dérivées partielles
- Intégrales doubles et triples
- Calcul vectoriel

Objectifs du cours

Objectifs :
- Présenter et appliquer les théorèmes généraux de conservation (masse, quantité de mouvement et énergie)
- Présenter les lois de similitude et les paramètres adimensionnels qui en découlent
- Présenter et justifier les principales approximations utilisées pour résoudre différentes classes de problèmes (écoulement incompressible, isentropique, canalisé…)
- Exposer les principaux phénomènes observables dans un écoulement et leurs conséquences (turbulence, couche limite,…)
- Démontrer et appliquer les principes de calcul des réseaux avec pertes de charge
- Présenter les principales méthodes expérimentales et les principales méthodes de simulation numérique des écoulements

Résultats d'apprentissage :
A l'issue de cet enseignement, l'étudiant doit être capable de :
- Appliquer les équations de conservation sous forme intégrale
- Résoudre un problème d’hydrostatique
- Utiliser à bon escient le théorème de Bernoulli
- Déterminer les nombres adimensionnels caractéristiques du problème étudié
- Mettre en équation et résoudre un problème de réseau avec perte de charge, pompe et turbine
- Avoir conscience des hypothèses physiques sous-jacentes aux modélisations utilisées

Post-requis:
-Calcul de réseaux de conduites (débits et pertes de charges)
-Résolution de problèmes de mécanique des fluides par analyse dimensionnelle
-Mesure de grandeurs physiques (débit, vitesse, pression,…,)
-Résolution numérique de problèmes de mécanique des fluides
-Résolution de problème d’hydrostatique

Missions associées à votre futur métier d’Ingénieur:
-Dimensionnement de réseaux de fluides et des pompes associées (eau de consommation, irrigation, industrie pétrolière et gazière)
-Prédiction numérique des performances de composants aéro/hydrauliques (R&D, Ingénieur calcul) et validation expérimentale (R&D, Ingénieur d’essai)

Contenu du cours

Cours presté par HEI, référent : BOUVIER Pascale


Chapitre 1 : Le milieu fluide
- Constitution des gaz et des liquides
- Modélisation sous forme de milieu continu

Chapitre 2 : Cinématique du mouvement fluide
- Approche lagrangienne et eulérienne
- Dérivée totale, accélération
- Théorème de transport
- Déformation des particules fluide

Chapitre 3 : Efforts au sein du fluide
- Tenseur des contraintes
- Efforts de pression et de viscosité

Chapitre 4 : Equation du mouvement
- Principes de conservation (masse, quantité de mouvement, énergie) sous forme intégrale et locale, équations de Navier-Stokes
- Equations dérivées (énergie cinétique, enthalpie totale)
- Calcul des efforts exercés sur un solide par méthode locale et intégrale
- Nature des équations générales et difficultés de résolution

Chapitre 5 : Hydrostatique
- Equation de l’hydrostatique
- Exemple : pression sous-marine, atmosphère standard
- Poussée d’Archimède

Chapitre 6 : Fluide incompressible non visqueux
- Loi de Bernoulli
- Application : tube de Pitot

Chapitre 7 : Couche limite
- Action de la viscosité à grand nombre de Reynolds, notion de couche limite
- Analyse par ordres de grandeur
- Phénoménologie du décollement de la couche limite
- Effort de pression et de frottement, traînée aérodynamique

Chapitre 8 : Turbulence
- Observations expérimentales et phénoménologie de la turbulence
- Modélisation de la turbulence par approche RANS
- Tensions turbulentes, modèle de turbulence
- Transition laminaire – turbulent dans la couche limite

Chapitre 9 : Analyse dimensionnelle
- Adimensionnement des équations
- Nombres sans dimension et leur signification
- Théorème de Vaschy-Buckingham
- Similitude des écoulements

Chapitre 10 : Ecoulement dans les canalisations
- Notion de vitesse et charge moyenne sur une section
- Dissipation de la charge par la viscosité, notion de perte de charge
- Analyse dimensionnelle
- Pertes de charge régulière et singulière
- Calcul des réseaux

Chapitre 11 : Ecoulements compressibles
- Célérité du son, nombre de Mach
- Ecoulement dans une tuyère

Chapitre 12 : Méthodes expérimentales
- Principaux capteurs de pression, de vitesse, etc.
- Mesure de débits


Chapitre 13 : Méthodes de simulation numérique
- Approche RANS
- LES et DNS
- Puissance de calcul nécessaire


Modalités d'enseignement

Organisation du cours

Méthodes pédagogiques


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