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2012-2013 : Hydrodynamique en Fluide Reel

Crédits ECTS 3
Volume horaire total 38
Volume horaire CM 32
Volume horaire TD
Volume horaire TP
Volume horaire projet 6
Volume horaire DS 4
Coefficient total 9
Coefficient TP
Coefficient DS 9

Formation

UE dont fait partie ce cours

Contact(s)

Responsable : Lionel GENTAZ
Lionel.Gentaz@ec-nantes.fr

Objectifs

Cet enseignement se compose de deux parties :
- la première partie a pour but d’introduire la notion de turbulence fluide à travers une description phénoménologique et des visualisations, de présenter les équations statistiques locales du mouvement et de l’énergétique de la turbulence et d’expliquer leur signification physique, de présenter la théorie de la couche limite ainsi que les principaux concepts, méthodes et outils d’analyse des transferts turbulents dans les couches limites turbulentes à grand nombre de Reynolds. Tous ces éléments permettent ensuite d’aborder les théories de la couche limite turbulente avec une présentation détaillée des équations, des solutions locales et de leur qualification expérimentale.
Des exercices d’applications (Travaux en autonomie) permettent d’illustrer la mise en
uvre concrète des méthodes sur la détermination d’écoulements de couches minces cisaillées turbulentes.
- la deuxième partie a pour but de donner une vue d'ensemble des méthodes numériques (Computational Fluid Dynamics ou CFD en anglais) permettant de traiter des écoulements à surface libre instationnaires en fluide visqueux (comprenant des phénomènes de couches limites et de turbulence). Nous essayons de donner une information la plus complète possible sur la discrétisation des équations de Navier-Stokes et les différentes techniques de suivi ou de capture de la surface libre afin de bien montrer les avantages et les limitations de chaque méthode.

Contenu

TURBULENCE ET COUCHES LIMITES
Couche limite laminaire: notions physiques, équations sur paroi plane, épaisseurs caractéristiques, notion de décollement, résolution analytique, équations intégrales, transition vers la turbulence.
Approche Statistique: échelles caractéristiques, décomposition statistique et équations de Navier-Stokes-Reynolds, énergie cinétique et mécanismes de transferts.
Couche limite Turbulente: approximations et équations réduites, échelles et épaisseurs, lois en puissance, méthode des raccordements asymptotiques et zone logarithmique, régime rugueux, résultats expérimentaux, visualisations vidéo.
Applications: recherche et discussion de solutions pour quelques écoulements turbulents minces cisaillés.

FLUIDE VISQUEUX EN HYDRODYNAMIQUE
Equations de Navier-Stokes, équations de Navier-Stokes moyennées au sens de Reynolds (RANSE) en coordonnées cartésiennes
Conditions aux limites, conditions de surface libre, compatibilité avec les conditions d'adhérence
Equations de Navier-Stokes en coordonnées curvilignes, transformations partielle et totale, métrique
Forme conservative
Cas d'un espace de calcul instationnaire, vitesses de déformation du maillage, compatibilité des métriques
Discrétisation : éléments finis, différences finies, volumes finis, comparaison, consistance, stabilité
Couplage vitesses-pression, instabilités pair-impair, stratégie de localisation des inconnues, interpolation Rhie et Chow
Couplage vitesses-pression-surface libre, résolution de grands systèmes linéaires, préconditionnement
Méthodes de suivi et de capture de surface libre (VPF, Level Set)
Formulation particulaire, formulation SPH (Smooth Particles Hydrodynamics

Bibliographie

Couches limites laminaires et turbulentes, J.-F. Sini, notes de cours, ECN
Computational Methods for Fluid Dynamics, J.H. Ferziger, M. Peric

Informations complémentaires

mise à jour le 24 juillet 2012

Contact

Inscription en 1ère année ingénieur

Tél. : +33 2 40 37 68 34


  • Rentrée 2012 4 septembre 2012 - 5 septembre 2012

    Toutes les dates de rentrée par année d'étude… Lire la suite


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