FICHE MASTER ENERGETIQUE ET ENVIRONNEMENT

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1 FICHE MASTER ENERGETIQUE ET ENVIRONNEMENT 1. DENOMINATION DU MASTER Nom : Master Energétique et Environnement Domaine : Sciences et technologie Mention : Sciences de l ingénieur Spécialité : Energétique et Environnement 2. ETABLISSEMENT DE RATTACHEMENT : Université Nangui Abrogoua/Institut de Formation à la Haute Expertise et de Recherche (IFHER) de la société d études techniques et de développement (SETED) UFR Sciences Fondamentales Appliquées (SFA) 3. COORDONNATEURS : Responsables pédagogiques : Doyen UFR SFA/ Dr Arnaud Zagbaï Tapé, Directeur de l IFHER/SETED Responsables administratifs : Doyen UFR SFA/ Dr Arnaud Zagbaï Tapé 4. CONTEXTE Le secteur de l industrie bien que très peu développé de nos jours en Côte d Ivoire et même dans la sous région ouest africaine, souffre d une insuffisance de ressources humaines hautement qualifiées. Mais si l on tient compte des initiatives de développement industriel des dernières années notamment les plans nationaux de développement et le plan commun de développement industriel d Afrique de l Ouest, on peut espérer que la construction d un secteur industriel dynamique. Dans ce contexte les besoins en spécialistes du secteur de l industrie vont s accroître. La mention sciences de l ingénieur proposée fait partie du domaine de la mécanique ou de l électronique deux domaines connexes en rapport avec les activités industrielles vers lesquelles les étudiants pourraient se tourner pour leur insertion dans le secteur industriel. La composante mécanique du master en sciences de l ingénieur vise les formations en mécanique des fluides, énergétique, mécanique des matériaux solides, génie civil, acoustique, robotique, etc. La formation de master spécialité énergétique et environnement, permet de former des étudiants à l acquisition d une expertise dans le domaine de l énergétique, de la combustion, des nouvelles énergies et ressources. Cette expertise concernent des secteurs d activité tels que le transport terrestre ou aéronautique, le bâtiment et l habitat, les écoulements industriels. Ces connaissances sont données à travers des enseignements visant des aspects liés à la modélisation et la conception de systèmes innovants, de la modélisation des écoulements turbulents, des transferts thermiques, de l optimisation optimale de l énergie, d une réduction du mix énergétique (fossiles, biocarburants, géothermiques, solaire, etc). 1

2 La formation se déroule sur un an et comprend une partie théorique (enseignements des 1 er et 2 ème semestre) et une partie pratique (stage). Elle est ouverte aux étudiants issus de Master 1 mécanique, physique, chimie, ou titulaires d un diplôme d ingénieur de conception ou encore d un diplôme jugé équivalent par la commission de pédagogique. Les dossiers de candidature doivent parvenir soit à l Université Nangui Abrogoua, Abobo-Adjamé, soit à l Institut de Formation à la Haute Expertise et de Recherche (IFHER) de SETED (société d études techniques et de développement). Ils seront soumis ensuite à l examen de la commission pédagogique. 5. OBJECTIFS DE LA FORMATION 1) Objectif général La formation de Master spécialité énergétique et environnement vise à donner aux étudiants et travailleurs, un enseignement de haut niveau orienté vers l acquisition d une expertise en énergétique, combustion, conversion d énergie, conception de produits et systèmes durables. La formation s attache également à donner aux étudiants et travailleurs une sensibilisation sur les aspects de l efficacité énergétique (optimisation dans l utilisation de l énergie des bâtiments, production énergétique, énergies renouvelables, etc). Elle touche l ensemble des secteurs d activité dès lors qu une démarche développement durable est engagée. Les diplômés en Mater spécialité énergétique et environnement pourront travailler dans les industries productrices et consommatrices d énergie, les bureaux d études et de conseil des secteurs de l énergie, du bâtiment et de l habitat. 2) Objectifs spécifiques renforcer les connaissances en mécanique des milieux continus, mécanique des fluides, à la thermomécanique, la simulation des machines à conversion d énergie, etc ; acquérir des connaissances dans les disciplines liées aux énergies renouvelables, aux bâtiments, à l aéronautique ; acquérir des connaissances en ingénierie des machines à conversion d énergie 6. DEBOUCHES DE LA FORMATION Les étudiants diplômés pourront être employés dans les secteurs de la conversion d énergie, des transports (terrestres, ferroviaires, de l aéronautique), des industries du bâtiment (climatisation, ventilation, polygénération, etc), des énergies renouvelables. Ils pourront occuper les emplois suivants: ingénieur de bureaux d études ; ingénieur de projets ; ingénieur technico-commercial ; ingénieur de méthodes ; 2

3 ingénieur d affaires. Les étudiants qui le désirent peuvent poursuivre leurs études en doctorat dans une école doctorale. 7. CONDITIONS D ACCES A LA FORMATION 1) Critère de sélection Les candidats à la formation doivent justifier d un niveau de master 1 de mécanique, physique ou chimie, d un diplôme d ingénieur de conception ou d un diplôme jugé équivalent par la commission de sélection. La formation accueille des étudiants et des professionnels remplissant les conditions sus-indiquées. 2) Nombre d étudiants Le nombre d étudiants dans la filière Master énergétique et environnement est limité à Equipe pédagogique Prénoms Nom Grade Discipline/spécialité Etablissement Coordonnateurs Professeur Arnaud Tapé ZAGBAI Docteur Mécanique des solides, Mécanique des milieux continus Universitaires UFR SFA IFHER Professionnels 3

4 9. PARTENAIRES 1) Partenariat académique Un accord-cadre de coopération est établi entre l Université NANGUI ABROGOUA d Abobo-Adjamé (Abidjan) et la SETED dans le cadre de la formation et de la recherche. Il sera renforcé par une convention définissant les actions spécifiques liées à la formation de master énergétique et environnement. 2) Rôle des partenaires dans la formation les UFR des sciences et gestion de l environnement et des sciences fondamentales appliquées de l Université NANGUI ABROGOUA d Abobo- Adjamé et l IFHER de SETED fournissent le personnel enseignant ; l IFHER met ses locaux à disposition et fournit le personnel administratif ; l IFHER paie le personnel intervenant dans la formation 4

5 10.MAQUETTE DE LA FORMATION Unités l enseignement UE1 Matières enseignées Type d enseignement Volume horaire MISE A NIVEAU Mécanique des milieux continus CM, TD 20 h CM, 6 h TD (solide et fluide) Vibrations et ondes CM, TD, TP 10h CM, 8 h TD, 4 h TP Traitement numérique du signal CM, TD, TP 16h CM, 6 h TD, 4 et méthodes numériques h TP ENSEIGNEMENTS FONDAMENTAUX TD 16h TD UE2 * Etudes de cas (aéronautique, automobile, bâtiment, énergies renouvelables) * Défis énergétiques du XXIè siècle * Equations thermomécaniques et cinétique des milieux réactifs * Polygénération et efficacité énergétique * Modélisation des écoulements en interaction * Simulation des écoulements des machines à conversion d énergie * Aéro-hydrodynamique et efficience des turbomachines UE3 UE4 TOTAL VOLUME HORAIRE CM CM, TD CM CM, TD, TP CM, TD CM, Projet 18 h CM 22 h CM, 6 h TD 20h CM ENSEIGNEMENTS D APPLICATION Ingénierie des machines de conversion d énergie : - Eléments dimensionnants des machines tournantes, - Systèmes énergétiques économisant les ressources naturelles ; - Optimisation des performances des turbomachines ; - aéro acoustique, bruit et environnement ; - enjeux de la propulsion terrestre : modélisation des moteurs à combustion interne CM TD, Projet CM, TD CM, Projet CM 10 h CM, 6 h TD, 4h TP 12h CM, 10h TD, 20h CM, 4h Projet 10h CM 15 h TD, 4 h Projet 15 h CM, 10 htd 16h CM, 8 h projet 20h CM INSERTION PROFESSIONNEL, ANGLAIS, INFORMATIQUE ET STAGE Insertion professionnelle CM 10 h CM Anglais CM, TD 25h CM, 5h TD Informatique CM, TD 10 h CM, 10 h TD Stage en entreprise Crédits ECTS 5

6 11.DESCRIPTION DETAILLEE DES MODULES DU MASTER Module : Mécanique des milieux continus : Dans le cas de la mécanique des solides, le cours aborde les bases de l élasticité infinitésimale, rappelle les déformations «linéarisées» : définitions, équations de comptabilité, taux de déformation, mouvements rigidifiants, rappelle les contraintes : tenseur de contraintes de Cauchy, états de contraintes, contraintes principales. Le cours traite également des lois de comportement (thermoélastique anisotrope ou élastique anisotrope avec contrainte initiale), des problèmes de thermoélasticité, du principe des puissances virtuelles, des problèmes de non linéarité géométrique, etc. En mécanique des fluides, le cours rappelle les équations générales : bilan des masses et de quantité de mouvement ; bilan d énergie cinétique et d enthalpie. Il traite des notions d ordre de grandeur, du choix d une échelle, des perturbations singulières, de la notion de couche limite, de la théorie de la couche limite dynamique, de la couche limite thermique, de la couche limite en convection naturelle, etc Module : Vibration et onde Ce module traite des systèmes vibrants linéaires à n degrés de liberté : systèmes conservatifs à n degrés de liberté, réponses sous excitation harmonique, périodique, transitoire, etc. Il traite également des milieux continus : ondes stationnaires, influences des conditions aux limites, des milieux unidimensionnels et bidimensionnels. Le cours aborde les méthodes approchées : méthode Rayleigh, méthode de Rayleigh- Ritz. Il fait une introduction aux éléments finis. En ce qui concerne les ondes, le cours traite des équations de propagation, donne des exemples et fait des applications. Module : Traitement numérique du signal et méthodes numériques Ce cours aborde les notions de temps continu, l approche temporelle et l approche fréquentielle. Il traite des études des systèmes à temps continu : propriétés, relations entrée/sortie, réponses standard. Il traite aussi de l échantillonnage, du théorème de Shannon, de la conversion Analogie-Numérique et Numérique-Analogie, des systèmes à temps discret. Il aborde également la résolution numérique des équations aux dérivées partielles. Module : Equations thermomécaniques et cinétiques des milieux réactifs Le cours aborde les équations de conservation-flamme de diffusion et flamme de pré-mélange. Il traite de la description statistique de la turbulence, des caractéristiques des écoulements turbulents. Il traite également des différents modèles de turbulence usuellement considérés. Le cours aborde aussi la cinétique des milieux réactifs : réaction chimiques, chaleurs de réaction, pouvoirs calorifiques, température adiabatique, bilan d une chambre de combustion, etc. Module : Polygénération et efficacité énergétique Ce module traite du concept d énergie mécanisable et de la récupération d énergie dans les machines thermiques. Il traite aussi des cycles et rendements comparés des moteurs, des turbines à gaz et turbines à vapeur. Les domaines respectifs d application et les plages de recouvrement, l utilisation rationnelle de l énergie et l environnement, les carburants de substitution, les concepts avancés de 6

7 suralimentation, d isolation thermique, les cycles combinés diesel/turbine sont également abordés. Module : Modélisation des écoulements en interaction Ce cours aborde la définition de la turbulence moyenne de Reynolds et les équations d évolution du champ moyen, des moments d ordre et du problème de fermeture. Il aborde aussi l analyse dimensionnelle et la théorie de Kologorov (avec scalaire passif), la turbulence en décroissance libre, la couche limite turbulente, la couche limite thermique, la turbulence compressible et le concept de linéarisation, les modes de Kovasznay (acoustique, entropie, etc). Module : Simulation des écoulements des machines à conversion d énergie Ce module aborde les équations Modèle et la relation avec les équations aux dérivées partielles de la Mécanique des fluides, la discrétisation spatiale et temporelle, les méthodes des volumes finis, des éléments finis, l analyse de l équation d advection-diffusion avec terme source. Module : Aéro-hydrodynamique et efficience des turbomachines Ce cours traite des équations générales de l écoulement dans les turbomachines, des propriétés de l écoulement tridimensionnel dans une roue aubée en mouvement, de l écoulement aube à aube. Il aborde aussi l écoulement méridien, le couplage S1- S2 : les applications aux machines de compression axiales, centrifuges et hélicocentrifuges : pompes, ventilateurs, compresseurs. Module : Eléments «dimensionnants» des machines tournantes Ce cours fait le rappel des principes de fonctionnement et des principales performances ; il traite des écoulements internes, des champs de pression et de température, et des efforts associés. Le cours aborde aussi les sollicitations caractéristiques des lignes d arbres et des pièces principales : carter, aubages, dispositifs. La maîtrise des problèmes technologiques et des exemples de réalisation industrielles sont aussi traités. Module : Systèmes énergétiques économisant les ressources naturelles Ce module aborde les cycles combinés, la cogénération, le solaire photovoltaïque : fonctionnement des capteurs, performance, coût des installations, exemples d installations significatives, etc. Le cours traite des centrales nucléaires EPR : cycle thermodynamique type, description des principaux composants, évolution et innovations/centrales classiques. Il aborde le pompage du pétrole, la machine éolienne de moyenne puissance. Module : Aéroacoustique, bruit et environnement Ce module traite des généralités sur l aérodynamique des profils, les écoulements instationnaires dans les grilles d aubes. Il traite également de l analogie aéroacoustique, et aborde la théorie de Lighthill. La génération de bruit dans les machines tournantes, les formalismes de Fowcs Williams et Hawking, et de Lowson sont aussi traités. Module : Optimisation des performances des turbomachines Le module aborde la classification des machines et le développement des critères d optimisation. Il traite du dimensionnement des turbomachines (pompes, 7

8 ventilateurs) en fonction des divers critères d optimisation : bruit, rendement, capacité d aspiration Le cours traite aussi de l analyse des performances de machines ainsi dimensionnées à l aide de logiciels 2D et de codes 3D de simulation numérique en mécanique des fluides internes. Module : Optimisation des performances des turbomachines Ce cours présente les équations de bilan de masse et d énergie sous des modèles d évolution cinématique, combustion, turbulence, échanges aux parois, composition des gaz, débit massique au travers des soupapes. Il présente aussi le modèle de combustion (phase fermée du cycle) et de modèle de transfert de masse (phase ouverte du cycle). 8