Module de MF2A EFS7AB
Mines Nancy - 2A - Département Énergie & Fluides

Année universitaire 2017-2018

Mécanique des fluides (MF)

Fiche syllabus      Page ARCHE

 

      Je mets en ligne la dernière version PDF complète de mon document de cours-TD de MF.

Je mets aussi en ligne une page d'annales.

Ce module se situe dans la continuité du module de mécanique des milieux continus solides et fluides (MMCSF) que je donne en 1A.

Apportez donc vos polys de MMCSF, tome 0 calcul tensoriel (CT), tomes 1 et 2 (MMCSF proprement dit) à chaque séance, et soyez attentifs au fait que certains cours, exercices ou problèmes seront pris dans ces documents. De plus, à partir de la séance 5, certaines questions posées en cours ou TD feront appel à Mathematica : il faudra donc qu'un élève sur deux vienne en séance muni de son PC portable, équipé de Mathematica. Dans le cas des séances 12 et 13, l'usage de Mathematica en TD sera intensif ; il faudra donc que tous les élèves soient équipés.
Un travail personnel est nécessaire avant chaque séance pour lire dans les polycopiés le cours correspondant, énoncés des TD compris (voyez les consignes précises ci-dessous), et après chaque séance pour revoir le cours, rédiger les TD et les terminer...


25 septembre : séance 1

  Cours (1h30 environ) : Bases : cinématique, bilans de masse et quantité de mouvement, loi de comportement du fluide visqueux.

  TD (1h30 environ) : ex. 1.1 Poussée d'un moteur fusée de MF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

27 septembre matin : séance 2

  Cours : Bases : équation de Navier-Stokes, retour sur le calcul tensoriel en coordonnées cartésiennes et cylindriques.

  TD : ex. 1.4 Écoulement laminaire en tuyau de MF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo, légèrement retravaillée ]

27 septembre après-midi : séance 3

  Cours : Bases : bilans d'énergies cinétique et interne - dissipation.

  TD : début du pb 1.1 Écoulements de Couette cylindrique de MF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo, légèrement retravaillée ]

2 octobre : séance 4

  Cours : Pertes et gains de charge, analyse dimensionnelle appliquée, éléments sur la transition vers la turbulence.

  TD : fin du pb 1.1 Écoulements de Couette cylindrique de MF, ex. 8.3 Similitude pour turbopropulseur et expérience de TD du pb 7.5 Vidange d'un réservoir de MMCSF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

9 octobre : séance 5

  Cours (45 min environ) : Retour sur les pertes et gains de charge.

  TD (2h15 environ) : pb 7.5 Modélisation de la vidange d'un réservoir et début du pb 7.6 Station de Transfert d'Énergie par Pompage de MMCSF.

  En cours je vous demanderai de calculer des coefficients d'énergie cinétique, ce qui se fait bien avec Mathematica : il faut donc qu'un élève sur deux vienne en séance muni de son PC portable, équipé de Mathematica !

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

11 octobre : séance 6

  Cours : Fluides parfaits : généralités, premiers éléments de théorie des écoulements potentiels.

  TD : fin du pb 7.6 Station de Transfert d'Énergie par Pompage de MMCSF, début du pb 3.1 Écoulements oscillants en canal de MF.

  La dernière question du pb. 7.6 fera appel à Mathematica : il faut donc qu'un élève sur deux vienne en TD muni de son PC portable, équipé de Mathematica !

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

16 octobre : séance 7

  Cours (1h15 environ) : Fluides parfaits : applications à l'aérodynamique. Conditions générales à l'interface entre deux fluides.

  TD (1h45 environ) : fin du pb 3.1 Écoulements oscillants en canal, ex. 4.1 Écoulements de Couette diphasiques de MF, en sautant la question 4 de cet exercice.

  La dernière question du pb. 3.1 fera appel à Mathematica : il faut donc qu'un élève sur deux vienne en TD muni de son PC portable, équipé de Mathematica !

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

Suivi de particules fluides dans l'écoulement autour d'une aile de section elliptique,
dans le référentiel lié à cette aile (cf. le pb 3.10 de MF).
Notez la séparation de l'écoulement au bord d'attaque de l'aile, l'écoulement supérieur étant bien plus rapide...

Tracer particles in the flow around an airfoil, in the frame of reference of the airfoil.
Note the separation of the flow at the leading edge, the flow above being much faster...

Please cite as follows:

PLAUT, E. Mécanique des Fluides. Mines Nancy Lecture 2015.

Animations realized with Mathematica


18 octobre : séance 8

  Cours (1h20 environ) : Fluides parfaits : calcul des ondes interfaciales - analyse de stabilité.

  TD (1h40 environ) : pb 3.3 Instabilités de Kelvin-Helmholtz et Rayleigh-Taylor de MF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]


23 octobre : séance 9

  Cours : Fluides parfaits : ondes sonores.

  TD : ex. 3.3 Ondes sonores planes en milieu infini et 3.4 « Coup de bélier » de MF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]


25 octobre : test 1

  Cf. la page des annales.

  Travail préparatoire : revoir l'ensemble des cours et TD des séances 1 à 9, ce test portera en effet sur des thèmes traités durant cette première partie du module.


6 novembre : séance 10

  Cours : Écoulements de Stokes, définition et premières propriétés.

  TD : début du pb 4.1 Écoulement de Stokes autour d'une sphère de MF.

  Les questions 4 et 5 du pb. feront appel à Mathematica : il faut donc qu'un élève sur deux vienne en TD muni de son PC portable, équipé de Mathematica !

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

8 novembre : séance 11

  Cours : Écoulements de Stokes, propriétés d'unicité et du minimum de dissipation.
  Bilan du test 1, cf. la page ARCHE du module.

  TD : fin du pb 4.1 Écoulement de Stokes autour d'une sphère de MF.

  Certaines questions du pb se traiteront bien avec Mathematica : il faut donc qu'un élève sur deux vienne en TD muni de son PC portable, équipé de Mathematica !

  Travail préparatoire : mettre au propre le début du pb, jusqu'à la question 5, que vous résoudrez par vous-même à l'aide de Mathematica ; résoudre aussi la question 6.1.

  [ essentiel de la présentation vidéo ]


13 novembre : séance 12

  Cours : Couches limites : équations de Prandtl, cas d'une plaque plane.

  TD sur Mathematica : pb 5.1 Couche limite de Blasius de MF.

  TD avec vos PC portables.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

15 novembre : séance 13

  TD de 13h30 à 16h30 sur Mathematica : pb 5.4 Couches limites de Falkner-Skan de MF.

  TD avec vos PC portables.

  Travail préparatoire : lire très attentivement l'énoncé du pb 5.4, et résoudre par vous-même les questions 1 et 2 ; on recommande avant cela de terminer et mettre au propre le pb 5.1.

  « Cours » de 16h30 à 16h45 : Éléments de solution du TD ; compléments concernant essentiellement le décollement des couches limites.

  [ essentiel de la présentation vidéo ]


20 novembre : séance 14

  Cours (1h15) : Turbulence : échelles caractéristiques, cascade d'énergie de Kolmogorov, approche de Reynolds.

  TD (1h45) : ex. 6.1 Ordres de grandeur en turbulence et 6.3 Dissipations en turbulence homogène et isotrope ; début du pb 6.1 Turbulence en proche paroi de MF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo ]

27 novembre : séance 15

  Cours : Turbulence : modèle k - ε.

  TD : suite du pb 6.1 Turbulence en proche paroi ; ex. 6.4 Turbulence de grille de MF.

  Travail préparatoire :

  [ essentiel de la présentation vidéo, légèrement retravaillée et augmentée ]


6 décembre 2017 : test 2

  Cf. la page des annales, ainsi que la dernière version de mon document de cours-TD ; j'y ai inclus le sujet légèrement remanié et des compléments étoffés.

  Travail préparatoire : revoir l'ensemble des cours et TD des séances 10 à 15, ce test portera en effet sur des thèmes traités durant cette deuxième partie du module. L'accent sera sur le dernier thème, à savoir, la modélisation des écoulements turbulents.


En séminaire mi-parcours fin janvier - début février 2018 : TP d'aérodynamique


Jeudi 8 février 2018 : conférence d'ouverture Énergie éolienne et turbulence par Joachim Peinke


Emmanuel Plaut
Last modified: Tue Jan 16 10:23:49 CET 2018