Cours de mécanique des fluides

Leçon 1 • Nature et classification des fluides

Définit les fluides, distingue les liquides des gaz et introduit les comportements newtonien et non newtonien. Établit la base conceptuelle pour toutes les analyses ultérieures.

Leçon 2 • L'hypothèse du milieu continu

Explique l'hypothèse du milieu continu et ses limites de validité à l'aide du nombre de Knudsen. Justifie l'approche macroscopique utilisée tout au long du cours.

Leçon 3 • Bases de l'analyse dimensionnelle

Introduit les dimensions, les unités et le théorème de Buckingham Pi pour former des groupes adimensionnels. Fournit les outils utilisés dans chaque chapitre expérimental et analytique.

Leçon 1 • Concepts de pression et mesure

Définit la pression absolue, relative et le vide, et introduit la manométrie. Relie la mesure de pression à l'instrumentation réelle utilisée en laboratoire et dans l'industrie.

Leçon 2 • Poussée d'Archimède, flottaison et stabilité

Applique le principe d'Archimède et évalue la hauteur métacentrique des corps flottants. Fournit les critères de stabilité utilisés dans le génie naval et offshore.

Leçon 3 • Forces sur les surfaces courbes

Décompose les composantes horizontale et verticale de la force hydrostatique sur des limites courbes. Étend les méthodes des surfaces planes aux géométries cylindriques et sphériques.

Leçon 4 • Distribution de pression hydrostatique

Dérive l'équation hydrostatique et l'applique aux fluides incompressibles et compressibles. Établit la relation pression-profondeur utilisée dans les calculs de force.

Leçon 1 • Méthodes de description de l'écoulement

Oppose les descriptions lagrangienne et eulérienne et définit la dérivée matérielle. Établit le cadre mathématique pour toute analyse cinématique et dynamique.

Leçon 2 • Classification et modèles d'écoulement

Classe les écoulements comme laminaires ou turbulents, rotationnels ou irrotationnels, et de 1D à 3D. Guide le choix des équations fondamentales appropriées dans les chapitres suivants.

Leçon 3 • Concepts de visualisation de l'écoulement

Définit les lignes de courant, les lignes d'émission et les trajectoires et les relie en conditions permanentes. Relie les définitions mathématiques aux techniques de visualisation expérimentale.

Leçon 1 • Théorème de transport de Reynolds

Convertit les lois de conservation basées sur un système en forme de volume de contrôle via le théorème de transport de Reynolds. Ce théorème sous-tend chaque équation de conservation intégrale du cours.

Leçon 2 • Équation du moment cinétique

Étend l'analyse de la quantité de mouvement aux systèmes en rotation tels que les turbines et les arroseurs. Fournit la relation couple-moment cinétique pour les applications de turbomachines.

Leçon 3 • Équation de la quantité de mouvement linéaire

Applique la deuxième loi de Newton aux volumes de contrôle pour trouver les forces sur les conduites, les coudes et les ajutages. Inclut les termes de forces volumiques, de forces de pression et de flux de quantité de mouvement.

Leçon 4 • Équation de continuité

Applique la conservation de la masse à des volumes de contrôle fixes et mobiles pour des écoulements compressibles et incompressibles. Établit les relations vitesse-surface utilisées dans l'analyse des conduits et des ajutages.

Leçon 1 • Équation de l'énergie pour les écoulements réels

Étend Bernoulli pour inclure le travail de pompe, le travail de turbine et les pertes de charge. Permet un bilan énergétique complet pour les systèmes hydrauliques et de canalisations réels.

Leçon 2 • Applications de l'équation de Bernoulli

Résout les problèmes de débit, de vitesse et de pression dans les ajutages, les orifices et les débitmètres Venturi. Démontre l'utilisation directe en ingénierie de l'équation de Bernoulli.

Leçon 3 • Dispositifs de mesure de débit

Analyse des débitmètres Venturi, des diaphragmes, des ajutages et des rotamètres à l'aide de principes énergétiques. Relie la théorie à l'étalonnage et à l'incertitude dans la mesure industrielle.

Leçon 1 • Écoulement laminaire dans les conduites

Dérive le profil de vitesse de Hagen-Poiseuille et la perte de charge pour un écoulement laminaire pleinement développé. Établit la solution d'écoulement visqueux de référence pour la comparaison avec les cas turbulents.

Leçon 2 • Pertes de charge singulières dans les systèmes de canalisations

Quantifie les pertes de charge à travers les raccords, les vannes, les coudes et les élargissements à l'aide de coefficients de perte. Complète la boîte à outils de perte de charge nécessaire pour l'analyse complète du système.

Leçon 3 • Pompage et correspondance des courbes de système

Construit les courbes de système et superpose les courbes de performance des pompes pour trouver le point de fonctionnement. Couvre la sélection des pompes, les arrangements en série/parallèle et la prévention de la cavitation.

Leçon 4 • Analyse de réseaux de canalisations

Résout les réseaux de canalisations en série, parallèle et ramifiés à l'aide des équations de continuité et d'énergie. Introduit les méthodes itératives pour les problèmes de réseaux à plusieurs boucles.

Leçon 1 • Décollement de la couche limite

Explique les gradients de pression défavorables, les points de décollement et la formation du sillage. Relie le décollement à la traînée de pression et au décrochage dans les applications aérodynamiques.

Leçon 2 • Fondamentaux de la couche limite

Définit l'épaisseur de couche limite, l'épaisseur de déplacement et l'épaisseur de quantité de mouvement. Introduit le mécanisme physique du ralentissement visqueux près des surfaces solides.

Leçon 3 • Analyse de la couche limite laminaire

Applique la solution de Blasius et la méthode intégrale de von Kármán à un écoulement laminaire sur plaque plane. Fournit des prédictions analytiques de traînée pour les surfaces profilées.

Leçon 4 • Traînée et portance sur les corps

Calcule la traînée et la portance totales à l'aide des coefficients de traînée/de portance pour les formes courantes. Applique les résultats à l'aérodynamique des véhicules, aux charges de vent sur les structures et à la conception de profils aérodynamiques.

Leçon 1 • Écoulement de Fanno et de Rayleigh

Modélise l'écoulement adiabatique avec frottement (Fanno) et l'écoulement sans frottement avec transfert de chaleur (Rayleigh). Fournit des outils pour l'analyse des chambres de combustion et des longues canalisations de gaz.

Leçon 2 • Écoulement isentropique avec changement de section

Dérive les relations aire-vitesse et aire-Mach pour un écoulement isentropique dans un conduit. Explique l'ajutage convergent-divergent et le rôle du col dans le blocage.

Leçon 3 • Fondements thermodynamiques pour l'écoulement compressible

Révision de la loi des gaz parfaits, des relations isentropiques et de la dérivation de la vitesse du son. Établit les outils thermodynamiques nécessaires à tous les calculs d'écoulement compressible.

Leçon 4 • Chocs obliques et ondes de détente

Analyse la géométrie des chocs obliques à l'aide de la relation thêta-bêta-Mach et de la détente de Prandtl-Meyer. Étend l'analyse des chocs aux champs d'écoulement supersonique bidimensionnels.