ÉCOLE CENTRALE PARIS Choisissez l'excellence CATALOGUE DES COURS PREMIÈRE ET DEUXIÈME ANNÉE

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1 ÉCOLE CENTRALE PARIS Choisissez l'excellence CATALOGUE DES COURS PREMIÈRE ET DEUXIÈME ANNÉE Année universitaire

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3 Table des matières 1 Énergétique 7 EN1100 Transferts thermiques 9 EN1110 Transferts thermiques appliqués 11 EN1120 Transferts thermiques 12 EN1200 Mécanique des fluides 14 EN1300 Thermodynamique appliquée 16 EN1400 Modélisation et simulation de la combustion 17 EN1500 Ingénierie nucléaire 19 EN1600 Énergies renouvelables 20 EN1920 Activité expérimentale - Énergétique 21 EN2910 Aircraft Design 22 Mathématiques 23 MA1100 Analyse 25 MA1200 Probabilités 26 MA1300 Statistiques 27 MA1400 Simulation et optimisation 28 MA2100 Mathématiques financières (modèles en temps discret) 30 MA2200 Optimisation avancée 31 MA2300 Modélisation aléatoire 32 MA2400 Conception et simulation 33 MA2500 Traitement du signal 34 MA2600 Optimisation numérique et applications 35 MA2811 Analyse, algèbre et géométrie formelles 36 MA2812 Utilisation de statistiques dans l'étude de phénomènes socio-économiques MA2813 Fiabilité dynamique des systèmes - Application aux centrales à cycles combinés MA2814 Processus stochastiques à temps discret 40 MA2816 Modélisation numérique de problèmes de transport avec exemples en biologie, transport routier et énergie MA2817 De la colorimétrie à l'apparence visuelle - Simulation spectrale en synthèse d'image physiquement réaliste MA2818 Introduction à la vision informatique et artificielle 44 MA2819 Mathématiques et modélisation 45 Mécanique, Génie civil 47 MG1100 Mécanique 49 MG1200 Génie civil 50 MG1300 Dynamique des structures et acoustique 52 MG1400 Optimisation des structures mécaniques : comportement des matériaux

4 2 MG1500 Biomécanique 55 MG1600 Nanomécanique 56 MG1950 Activité expérimentale - Bio et nano-mécanique 57 MG1970 Activité expérimentale - Dimensionnement des structures composites MG2811 Urbanisme et immeubles de grande hauteur 60 MG2812 Initiation à l'acoustique industrielle et musicale 62 MG2813 Génie sismique 63 MG2814 Économie et conception de barrages 64 MG2815 Mise en forme industrielle des sols et matériaux granulaires 65 MG2816 Microsystèmes électromécaniques (MEMS) 66 MG2817 Applications de la méthode des éléments finis 67 MG2920 Module expérimental - Génie civil 68 Physique 69 PH1100 Physique quantique et statistique 71 PH1910 Activité expérimentale - Physique 72 PH2100 Ondes 73 PH2200 Conception intégrée d'une ligne de lumière synchrotron 74 PH2300 Physique de la matière : du solide aux nano-matériaux 75 PH2400 CHIMIE : Comprendre, Harmoniser, Imaginer la Matière en Interaction avec son Environnement PH2811 Introduction aux nanosciences 78 PH2812 Introduction à la physique atomique et moléculaire 79 PH2813 Matériaux avancés et nouveaux composants pour les technologies de l'information et de la communication PH2814 De l'instrumentation à la science-fiction 82 PH2815 Corrélations quantiques. L'Univers est-il séparable? Chats de Schrödinger PH2816 Drug discovery : de la cible thérapeutique à la commercialisation du médicament PH2817 Particules élémentaires 86 PH2930 Module expérimental - Physique nucléaire 87 PH2940 Module expérimental - Physique 89 Procédés 91 PR1100 Structure et propriétés des matériaux 93 PR1200 Elaboration des matériaux 94 PR1300 Introduction aux matériaux 95 PR1930 Activité expérimentale - Anticorrosion 97 PR1940 Activité expérimentale - Procédés et environnement 98 PR2100 L'eau : une ressource à préserver 99 PR2950 Module expérimental - Biologie cellulaire et moléculaire 100 PR3100 Conception de procédés industriels pour l'énergie, l'environnement et les biotechnologies

5 PR3300 Conception de procédés industriels pour l'énergie, l'environnement et les biotechnologies 2 PR3400 Expérimentation : planification des mesures et analyse des résultats PR4200 Réseaux électriques 106 PR4300 Cogénération et production d'énergie 107 PR5100 Biologie 108 PR5110 Sciences du vivant et biotechnologies 109 PR5200 Sciences du vivant, biophysique et biologie moléculaire 111 PR5300 Physiologie et biotechnologie 113 Sciences de l'entreprise 115 SE1100 Comptabilité et finance 117 SE1200 Gestion d'entreprise 119 SE1300 Finance et contrôle de gestion 121 SE1400 Économie 122 SE1500 Modélisation d'entreprise 123 SE1600 Économie SE1960 Module expérimental - Ingénierie inverse et prototypage rapide SE2100 Génie industriel 126 SE2200 Conception et innovation de produits et services (CIPS) 127 SE2300 Stratégie et marketing 129 SE2400 Production et distribution de biens et services 131 SE2500 Gestion des stocks et prévision des demandes 132 SE2700 Modélisation pour l'aide à la décision 133 SE2800 Ordonnancement et planification des activités 135 SE2900 Gestion de projet 136 SE3100 Droit 137 SE3200 Droit SE3300 Introduction à la création d'entreprise 139 Sciences humaines et sociales 141 SH1100 Activités d'ouverture culturelle - Session SH1200 Activités d'ouverture culturelle - Session SH1300 Philosophie des sciences 145 SH1400 Séminaire de développement personnel 146 SH2100 Jeux d'entreprise 148 SH2200 Accompagnement de la vie associative 149 SH2201 Communiquer avec les médias 150 SH2202 Travail d équipe et animation de réunions 151 SH2203 Droit des associations 152 SH2204 La négociation 153 SH2205 De l'autorité à la responsabilité dans le travail en association

6 4 SH2300 Séminaires Communication et Leadership 155 SH2301 Communication - Convaincre comme un manager 156 SH2302 Communication - Savoir convaincre en milieu professionnel 157 SH2303 Communication - De l'écrit à l'oral 158 SH2304 Communication - Affirmer sa personnalité par une meilleure communication verbale SH2305 Communication - Écrire pour être lu 160 SH2306 Communication - Identifier et valoriser ses compétences 161 SH2307 Communication - Identifier et développer ses compétences 162 SH2308 Communication - Communiquer en milieu professionnel 163 SH2309 Communication - Écouter, communiquer 164 SH2321 Leadership - Créativité dans et par le groupe 165 SH2322 Leadership - Management d'équipe 166 SH2323 Leadership - Manager à travers les cultures 167 SH2324 Leadership - Phénomènes humains des projets 168 SH2325 Leadership - Se préparer à exercer une position de leader 169 SH2326 Leadership - Développez votre leadership dans le management de la créativité SH2327 Leadership - La négociation 172 SH2328 Leadership - Travail en équipe et animation de réunion 173 SH2329 Leadership - Prise de responsabilité 174 SH2330 Leadership - Développer son leadership 175 SH2400 Séminaires Innovation et complexité 176 SH2401 Innovation et complexité - Risques et gestion de crises 177 SH2402 Innovation et complexité - La négociation 178 SH2403 Innovation et complexité - L'ingénieur et l'europe 179 SH2500 Éclairage des SHS sur des grands enjeux de société 180 SH2501 Territoires et migrations 181 SH2502 Responsabilité sociétale des entreprises 182 SH2503 Santé publique 183 SH2701 Management d'équipe : faisabilité du lancement d'un nouveau produit ou service SH2702 Se préparer à exercer une position de leader dans le monde de l'industrie SH2703 Communiquer avec les médias 187 SH2704 La négociation 188 SH2705 Aspects sociaux et humains en management de projet 190 SH2706 Prise de responsabilité 192 SH2707 Prise de parole, créativité et confiance en soi 194 SH2708 La négociation 195 SH2709 Approche clinique des organisations 196 SH2710 Créativité et innovation dans et par le groupe

7 SH2711 Relations sociales et ressources humaines en entreprise 199 SH2712 GlobStrat 200 SH2713 Développer son intelligence créative 201 SH2714 Creative Design 202 SH2715 Décryptage : la Chine après les Jeux Olympiques 204 SH2716 Régulation communautaire et dynamiques professionnelles 206 SH2717 Créativité et innovation dans le cadre industriel 207 SH2718 La bioéthique 209 Sports 211 SP1100 Éducation physique et sportive 213 SP1200 Éducation physique et sportive 214 SP2100 Éducation physique et sportive 215 SP2200 Éducation physique et sportive 216 Technologies de l'information, Systèmes Avancés 217 TI1110 Systèmes d'information 219 TI1120 Systèmes d'information d'entreprise (SIE) 220 TI1210 Algorithmique et Programmation 222 TI1220 Programmation avancée 224 TI1230 Introduction aux bases de données 226 TI1240 Calcul intensif pour les sciences de l'ingénieur et la finance 227 TI1310 Informatique: théories et applications 228 TI1320 Fondements de l'informatique : calculabilité, démonstration automatique et évaluation symbolique / récriture algébrique TI1410 Ingénierie numérique et collaborative 231 TI1510 Communications numériques et réseaux 232 TI2110 Systèmes embarqués 234 TI2120 Systèmes Automatiques 235 TI2130 Systèmes électroniques et NTIC complexes 236 TI2210 Technologies opto-électroniques 237 TI2310 Systèmes de radiocommunications 238 TI2960 Module expérimental - Electronique 240 Ateliers et projets 241 WP1100 Activité enjeu 243 WP1200 Projet enjeu 244 WP2100 Ateliers Ariane : Développement professionnel et leadership 245 WP2200 Ateliers Ariane : Développement professionnel et leadership 247 WP2300 Ateliers Ariane : Développement professionnel et leadership 249 WP5100 Projet innovation 251 WP5200 Projet électif

8 6

9 Énergétique 7

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11 EN1100 Transferts thermiques 9 Responsable : Jean Taine, Fabien Bellet Langue d'enseignement : français Heures : 30 ECTS : 2.5 Prérequis : Notions de base en thermodynamique et en mathématiques Période : S1 entre septembre et janvier (IN11COM) Cours : Maîtriser les notions de base des trois modes de transferts thermiques Savoir écrire un bilan et construire un modèle élémentaire Les trois modes de transferts : flux conductif, radiatif, convectif, conducto-convectif (approche phénoménologique du coefficient de transfert). Bilans d'énergie en régime stationnaire pour un système fixe et pour un système déformable en mouvement. Modèles linéaires de conduction stationnaire (résistances et conductances; modèle et approximation de l'ailette ; différents cas limites de l'ailette idéale et ailette infinie). Notions de corps opaques et de milieux transparents. Luminance et flux radiatif spectral et directionnel. Première expression d'un flux radiatif (limité aux cas de transferts entre corps opaques à travers un milieu transparent). Flux d'énergie et conditions aux limites. Rayonnement d'équilibre. Absorptivité, réflectivité, émissivités spectrales et directionnelles. Expressions des flux émis et absorbé, du flux radiatif (limité aux cas de transferts entre corps opaques à travers un milieu transparent). Les transferts sont limités aux cas d'un corps opaque convexe soumis à un rayonnement d'équilibre ou entouré par un corps noir isotherme. Physique de la diffusion instationnaire (appliquée à la conduction thermique) : temps et échelles caractéristiques. Interprétation physique et application des nombres de Fourier et de Biot. Modèle du mur semi-infini (réponse aux temps courts). Analyse spectrale d'un signal thermique. Dégénérescence de la diffusion en propagation à fréquence fixe. Modélisation de systèmes finis. Approche dimensionnelle de la convection forcée thermique. Notions qualitatives de couches limites. Nombres de Reynolds Prandtl et Nusselt. Approches classiques de la convection externe et de la convection interne (limitée à des régimes établis) dans des cas standards. Transitions entre régime laminaire et turbulent. Diamètre hydraulique. Notion qualitative de convection naturelle d'origine thermique. Petites Classes Les problèmes traités sont généralement monodimensionnels de façon à éliminer les difficultés d'ordre mathématique et focaliser l'attention sur la physique des phénomènes dans une approche de type design. Les petites classes finales correspondent à la résolution de problèmes industriels ou de la vie quotidienne. Ils sont définis en termes de cahier des charges. L'objectif principal est de construire un modèle simple pour résoudre la question posée. Classes intégrées : 27h, Contrôle : 3h Énergétique

12 10 Support Le polycopié est un sous-ensemble de l'ouvrage "Transferts Thermiques", auteurs : Jean Taine, Estelle Iacona, Jean-Pierre Petit, Dunod, 4ème édition Contrôle écrit de 1h30 (facultatif) : exercices d'application. Contrôle final écrit de 3 h. Partie 1: exercices d'application. Partie 2 : mise en oeuvre de modèles simples à construire et valider, sur une application réelle. Énergétique

13 EN1110 Transferts thermiques appliqués 11 Responsable : Benoît Goyau Langue d'enseignement : anglais sur demande Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Avoir suivi le cours EN1100 ou équivalent. Période : S3 Électif 4 septembre à novembre (IN23DE4) L'objectif de cet enseignement est double. Il consiste, dans un premier temps, en s'appuyant sur un certain nombre d'applications industrielles (Refroidissement d'un réacteur nucléaire, isolation thermique, élaboration des matériaux, ), à donner aux élèves ingénieurs une bonne maîtrise des mécanismes de transferts thermiques (plus particulièrement convectifs). Dans un deuxième temps, un enseignement de type méthodologique permettra l'utilisation des connaissances acquises pour la résolution de problèmes concrets. La partie consacrée aux notions de base abordera les mécanismes de convection forcée et naturelle d'origine thermique en milieu fluide. Cet enseignement s'appuiera sur la théorie des couches limites en considérant l'analyse d'échelles, les solutions de similitude et les méthodes intégrales. Un approfondissement du rayonnement thermique (facteurs de forme) sera également proposé. Les petites classes seront dans un premier temps consacrées à la mise en pratique directe des notions fondamentales puis seront organisées en travail de groupes autour de mini-projets (méthodologie). Convection forcée interne et externe Convection naturelle thermique Stabilité de la convection naturelle en couche horizontale Introduction à la convection turbulente Rayonnement thermique : facteurs de forme Méthodologie thermique (utilisation des connaissances pour la résolution de problèmes concrets) Amphis : 15h, Petites classes : 18h, Contrôle : 3h Support Convection heat transfer, A. Bejan, Third Edition. Wiley (2004) Principles of heat transfer, M. Kaviany, (2002) Examen écrit : 1h Traitement d'une application (méthodologie) : 2h Énergétique

14 12 EN1120 Transferts thermiques Responsable : Christophe Laux Langue d'enseignement : anglais Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Notions de base en thermodynamique et en mathématiques Période : S4 Électif 12 avril à juin (IN24IE5) Maîtriser les notions de base des trois modes de transferts thermiques Savoir écrire un bilan et construire un modèle élémentaire Énergétique Les trois modes de transferts : flux conductif, radiatif, convectif, conducto-convectif (approche phénoménologique du coefficient de transfert). Bilans d'énergie en régime stationnaire pour un système fixe et pour un système déformable en mouvement. Modèles linéaires de conduction stationnaire (résistances et conductances; modèle et approximation de l'ailette ; différents cas limites de l'ailette idéale et ailette infinie). Notions de corps opaques et de milieux transparents. Luminance et flux radiatif spectral et directionnel. Expression d'un flux radiatif dans le cas de transferts entre corps opaques à travers un milieu transparent. Flux d'énergie et conditions aux limites. Rayonnement d'équilibre. Absorptivité, réflectivité, émissivités spectrales et directionnelles. Expressions des flux émis et absorbé, du flux radiatif. Etude du transfert radiatif : a) transfert entre corps opaques soumis à un rayonnement d'équilibre ou entouré par un corps noir isotherme. Conditions de linéarisation du flux radiatif. b) cas général du transfert entre corps opaques à travers un milieu transparent, facteurs de forme, méthode matricielle des flux incidents et flux partants. Physique de la diffusion instationnaire (appliquée à la conduction thermique) : temps et échelles caractéristiques, analyse dimensionnelle. Interprétation physique et application des nombres de Fourier et de Biot. Modèle du mur semi-infini (réponse aux temps courts). Analyse spectrale d'un signal thermique. Dégénérescence de la diffusion en propagation à fréquence fixe. Modélisation de systèmes finis. Approche dimensionnelle de la convection forcée thermique. Notions de couches limites mécaniques et thermiques. Nombres de Reynolds, Prandtl et Nusselt. Transitions entre régime laminaire et turbulent. Théorème général de transport, théorème de Reynolds. Equation de conservation du transfert thermique. Approximations des couches limites. Analogie de Reynolds. Exemple de calcul ab initio de la couche limite par la méthode intégrale. Approches classiques de la convection externe et de la convection interne (limitée à des régimes établis) dans des cas standards (plaque plane, tube). Notions d'échangeurs thermiques. Calcul des champs de température dans les échangeurs à co- et contre-courant. Nombre d'unités de Transfert. Efficacité d'un échangeur. Notions qualitative de convection naturelle : nombres de Grashoff et de Rayleigh. Exercices et applications : Les cas traités sont généralement monodimensionnels de façon à éliminer les difficultés d'ordre mathématique et focaliser l'attention sur la physique des phénomènes dans une approche de type design. Une part importante des séances est dévolue à la résolution de problèmes industriels ou de la vie quotidienne, définis en termes de cahier des charges. L'objectif principal est de construire un modèle simple pour résoudre la question posée.

15 Cours : 11h, Exercices et applications : 22h, Contrôle : 3h 13 Support Le polycopié est un sous-ensemble de l'ouvrage : Heat Transfer, J. Taine and J.P. Petit, 1993, Prentice Hall Epreuve à mi-parcours (mini-projet sur un problème industriel, avec soutenance, en trinôme) et Contrôle final écrit de 3 h Énergétique

16 14 EN1200 Mécanique des fluides Responsable : Sébastien Candel (S3), Thierry Schuller (S2, S4) Langue d'enseignement : français Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Aucun Période : S2 Électif 1 février à mars (IN12DE1) S3 Électif 3 septembre à octobre (IN23DE3) S4 Électif 8 février à mars (IN24IE1) La mécanique des fluides a connu un essor remarquable avec des applications dans des secteurs clés : énergie, environnement, aéronautique, spatial, automobile, procédés d'élaboration des matériaux. Des développements remarquables ont été réalisés dans le domaine de la bio-ingénierie en combinant l'étude des écoulements dans des organes aussi essentiels que le coeur et les poumons et le cerveau avec les nouvelles méthodes d'imagerie du corps humain. Le changement climatique global et l'évolution de l'environnement atmosphérique et océanique sont pour une bonne part des problèmes de mécanique des fluides. On trouve encore la mécanique des fluides en association avec les autres sciences de l'ingénieur lorsqu'on cherche à développer de nouvelles technologies pour pour l utilisation des ressources fossiles plus efficaces et moins polluantes. Par exemple, la réduction du bruit des avions, l'augmentation du rendement de propulsion, la réduction des émissions passent par la résolution de problèmes de mécanique des fluides, d'aéroacoustique, de combustion et de beaucoup de sciences connexes. Pour résoudre les grands défis du 21ème siècle, il faudra réaliser des développements importants et passionnants, dans tous les domaines de la technologie, santé et environnement. Dans ce contexte une bonne compétence en mécanique des fluides est un atout pour l'avenir et cet matière est essentielle à la formation d'ingénieurs de haut niveau. Les objectifs de l'enseignement de cette matière sont : Permettre une compréhension opérationnelle des aspects essentiels pour être acteur du progrès dans ce domaine. Entraîner à la résolution de problèmes («problem solving») sur des études de cas d'intérêt pratique. Faire partager notre passion pour la mécanique des fluides et ses applications. Compétences acquises en fin de cours A l'issue de cet enseignement, les éléves auront acquis une connaissance de la physique des écoulements, des capacités (1) à faire des approximations et des estimations d'ordres de grandeur, (2) à modéliser des phénomènes complexes, à simplifier les modèles et à utiliser les bilans fondamentaux pour résoudre des problèmes d'ingénieur, (3) opérationnelle utilisables dans un contexte technique concurrentiel. Ils seront en mesure d'apporter des solutions concrètes à des problèmes d ingénieur («problem solving competence»). Énergétique Séance 1 : Place de la mécanique des fluides dans le monde actuel (technologie, environnement, santé)., organisation et méthodes de travail. Concept de milieu continu. Types d'écoulements. Méthodes générales de résolution des problèmes de Mécanique des Fluides. Systèmes matériels et description du mouvement. Vitesse et accélération. Visualisation des écoulements. Théorèmes de transport. Equation de bilan de masse. Description des mélanges d'espèces. Séance 2 : Phénomène de diffusion et bilans d'espèces. Taux de déformation et contraintes dans un fluide. Bilan de quantité de mouvement. Equations d'euler, de Navier- Stokes, de Bernoulli.

17 Séance 3 : Bilans énergies. Ecoulements unidimensionnels. Bilan d'énergie mécanique. Estimation des pertes de charges régulières et singulières. Séance 4 : Bilans macroscopiques. Théorème des quantités de mouvement et du moment angulaire. Applications aux turboréacteurs et moteurs fusées. Séance 5 : Analyse dimensionnelle et estimations a priori. Théorème Pi. Similitude et exemples d'applications. Séance 6 : Théorie de la couche limite. Echelles caractéristiques de la couche limite. Décollement et transition. Couche limite laminaire. Séance 7 : Résolution des équations de la couche limite. Equation intégrale de Karman. Effets de gradients de pression. Séance 8 : Ecoulements turbulents. Caractéristiques de la turbulence.cascade de Kolmogorov. Estimation d'échelles. Traitement statistique des équations du mouvement (équations de Reynolds). Introduction à la modélisation et à la simulation de la turbulence. Séance 9 : Ecoulements compressibles. Ecoulements isentropiques de gaz réels et parfaits.effets des changements de section Equations fondamentales. Tables d'écoulements isentropiques. Séance 10 : Physique des ondes de choc. Analyse des chocs droits. Relations de saut au travers d'un choc. Tables de choc. Perturbations faibles des écoulements compressibles. Séance 11 : Régimes d'écoulement dans les tuyères convergentesdivergentes. Souffleries. Séance 12 : Contrôle final écrit (3h). Application des équations de bilan à la résolution de problèmes d'écoulements de fluides incompressibles et compressibles. 15 Cours et ateliers de résolution de problèmes : 33h, Contrôle final : 3h Support S. Candel (2001) Mécanique des fluides, Dunod Paris. S. Candel, (sous la direction de) (1995) Mécanique des fluides, problèmes résolus. Dunod, Paris Polycopiés (cours et problèmes) 1 Bureau d'etudes (facultatif), 2h, contrôle écrit en présence des assistants, tous documents 1 Contrôle Final (obligatoire), 3h, contrôle écrit, tous documents autorisés Note = sup(0,4xbe+0,6xcf, CF) Énergétique

18 16 EN1300 Thermodynamique appliquée Responsable : Yves Vandenboomgaerde Langue d'enseignement : français Heures : 15 ECTS : 1 Prérequis : Premier et deuxième principes de la thermodynamique. Équilibre thermodynamique. Diagramme de phase. Rudiments de physique quantique et statistique. Période : S2 entre février et juin (IN12COM) Comprendre ce que recouvrent, physiquement, les fonctions d'état. Etre capable d'écrire, pour un système ouvert en évolution instationnaire, les équations de bilan pour la masse, les espèces chimiques, l'énergie totale et l'entropie. Comprendre l'intérêt de l'exergie, savoir calculer les dissipations exergétiques et savoir en tirer les conclusions Compétences acquises en fin de cours Comprendre pourquoi et comment fonctionnent les grandes installations énergétiques classiques. Savoir analyser la qualité de leur fonctionnement en fonction de certains critères. Proposer des pistes d'améliorations possibles. Les fonctions d'état définies à partir de la physique statistique. Le diagramme de Mollier : H (S). Equations macroscopiques de bilan (masse, espèces chimiques, énergie totale, entropie) pour un système ouvert en évolution instationnaire. Définition de l'exergie. Intérêt de cette grandeur. Etude critique du fonctionnement d'une installation. Proposition d'améliorations. mise en situation concrète : les applications concernent l'analyse d'installations industrielles classiques. confrontation au flou et à l'incertain : pour chaque installation étudiée, il est demandé aux étudiants de proposer des solutions visant à en améliorer le fonctionnement, selon le critère retenu. confrontation aux enjeux du 21ème siècle (environnement, énergie, santé et biotech, information et connaissance, territoire et mobilité, mutations économiques) : les améliorations proposées visent à diminuer l'impact environnemental des grosses installations énergétiques étudiées. interdisciplinarité : Liaison avec les enseignements de physique et de mécanique des fluides, proncipalement. développement de l'innovation, de la créativité et du leadership Énergétique Support Polycopié

19 EN1400 Modélisation et simulation de la combustion 17 Responsable : Nasser Darabiha, Benoît Fiorina Langue d'enseignement : anglais sur demande Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Thermodynamique, mécanique des fluides, transferts thermiques et massiques Période : S4 Électif 10 février à avril (IN24IE3) L'objectif du cours est d'introduire dans un premier temps les concepts fondamentaux de la combustion. Ces notions sont utilisées par l'ingénieur pour comprendre et concevoir les systèmes de combustion industriels dans une grande variété de secteurs liés à l'énergie comme par exemple l'aéronautique, l'automobile, la production de l'énergie, la sidérurgie, etc. En parallèle de l'apprentissage des fondamentaux, nous aborderons la modélisation de la combustion. Les étudiants utiliseront, dans le cadre de travaux dirigés, des outils de simulation numérique qui permettent de prédire les performances des systèmes réactifs telle l'efficacité de la combustion ou la formation de polluants. Enfin, la simulation numérique d'un four industriel sera réalisée par les étudiants sous la forme d'un mini-projet en utilisant le logiciel industriel Fluent. Compétences acquises en fin de cours Estimation rapide des ordres de grandeur «à la main» d'une température de fin de combustion et de la composition des produits de combustion. Calcul des débits de combustible et comburant nécessaires pour assurer une puissance désirée Simulation de systèmes de combustion simplifiés (réacteurs, flammes 1D) Simulation d'écoulements réactifs turbulents avec un code de CFD commercial. Introduction générale (6h) : généralités (Cours Magistral), cinétique de la combustion (CM), rappel thermodynamique (CM), exemple de calcul de température de fin de combustion (TD papier), calcul équilibre thermodynamique avec le code Chemkin (TD simulation numérique) Modèles 0D (3h) : equations (CM), simulations par le code Chemkin (TD simulation numérique). Flammes laminaires prémélangées (6h) : théorie (CM), simulation par le code Premix (TD simulation numérique). Flammes laminaires de diffusion (3h) : théorie (CM), simulation par le code Chemkin (TD simulation numérique). Introduction à la combustion turbulente (3h) : théorie (CM). Introduction à la simulation numérique sous Fluent (6h) : méthodologie (CM), tutorial du code Fluent (TD simulation numérique). Projet combustion. Modélisation four industriel (9h) : modélisation 0D (simulation numérique), simulation par le code Fluent (simulation numérique). Amphis : 12 h, Petites classes : 15h, Projet final : 9h Support Polycopié : N. Darabiha, E. Esposito, F. Lacas et D. Veynante, Cours de combustion de l'ecole Centrale Paris, K.K. Kuo, Principle of Combustion, Jon Wiley and Sons, T. Poinsot and D. Veynante, Theoretical and Numerical Combustion, Edwards, Énergétique

20 18 Contrôle continu minis projets + Projet final Énergétique

21 EN1500 Ingénierie nucléaire 19 Responsable : Yves Vandenboomgaerde Langue d'enseignement : anglais sur demande Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Aucun Période : S4 Électif 9 février à mars (IN24IE2) Présenter le fonctionnement global d'une centrale nucléaire électrogène, et les sciences ou techniques mises en œuvre, ainsi que les verrous technologiques à surmonter dans le cadre de réacteurs de nouvelle génération. Présenter le cycle du combustible (amont et aval), et les travaux théoriques et expérimentaux effectués, en France, dans le cadre de la politique du devenir des déchets nucléaires. Compétences acquises en fin de cours L'étudiant ayant suivi cet enseignement aura compris le fonctionnement des diverses filières nucléaires, l'intérêt de tel ou tel réacteur dans le mix énergétique futur, ainsi que les domaines où la recherche permettra de faire sauter certains verrous technologiques. Description du fonctionnement d'un réacteur à neutrons lents (REP). Approche thermodynamique globale. Interactions neutron-matière. Description des diverses réactions neutroniques. Bilan neutronique d'un cœur de réacteur. Equation de Boltzmann. Résolutions. Les matériaux (cuve, structure, combustibles). Point actuel. Recherches en cours. Le fluide caloporteur (eau). Fonctionnement nominal. Problème de l'ébullition. Le cycle du combustible : enrichissement, retraitement (MOx). Les déchets nucléaires. Classification et traitement des diverses catégories. Devenir des déchets dans le cadre de la réglementation française. Approche des autres pays Intérêt des réacteurs de 4ème génération, et notamment des réacteurs à neutrons rapides. Amphis : 12h, Petites classes : 15h, Contrôle : 3h Contrôle écrit de 3h Énergétique

22 20 EN1600 Énergies renouvelables Responsable : Jean-Claude Vannier Langue d'enseignement : français Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Connaissances de base en électricité en thermique et en automatique. Période : S4 Électif 11 avril à mai (IN24IE4) L'objectif de ce cours est de présenter les potentialités des systèmes utilisant les sources d'énergie renouvelable. Une première partie est consacrée aux principaux dispositifs de production d'énergie à partir de sources renouvelables. Une seconde partie concerne l'intégration et la gestion de l'énergie au sein des sytèmes de transport, d'utilisation et de distribution. Les éléments de conversion et de stockage utilisés dans ce cadre seront abordés. Compétences acquises en fin de cours Maitriser les particularités des différents éléments intervenant dans la génération, la conversion et la gestion de l'énergie d'origine renouvelable. Comprendre les difficultés liées à l'intégration de ces moyens de production dans les réseaux électriques. Résoudre des problèmes simples de dimensionnement de systèmes d'alimentation énergétique de sites à partir de sources renouvelables. Évaluer les aspects économiques. Principaux moyens de production d'énergie à base de sources renouvelables. Éolien, solaire PV, solaire thermique, hydraulique, micro hydraulique, hydroliennes, géothermique, heat pumps, biomasse, cycle de Rankin. Intégration et gestion de l'énergie. Énergie éolienne dans les réseaux électriques. Énergie solaire PV dans les réseaux électriques. Utilisation des FACTS, tenue aux défauts. Moyens de stockage, principes et mise en oeuvre. Batteries, volants d'inertie, hydraulique. Filière hydrogène. Production, stockage, utilisation. Cas des réseaux isolés autonomes. Modélisation et dimensionnement des éléments. Gestion des flux d'énergie. Amphis : 24h, Petites classes : 9h, Contrôle : 3h Deux examens écrits de 1h30. Tout document et ordinateur autorisés. Énergétique

23 EN1920 Activité expérimentale - Énergétique 21 Responsable : Benoît Fiorina Langue d'enseignement : français Heures : 30 ECTS : 1.5 Prérequis : Notions de bases en mécanique des fluides et transferts thermiques Période : S2 entre février et juin (IN12DXP) Assurer un apprentissage méthodologique aussi proche que possible de la démarche du concepteur ou du chercheur : définition du problème, étude de la littérature sur le sujet, confrontation expérience/théorie montrant la nécessité de la rigueur expérimentale mais aussi la limite de la théorie, capacité à faire un bilan et à en tirer les perspectives, conception d'un poster et exposé des travaux. Compétences acquises en fin de cours Capacité à définir une problématique scientifique et à l'étudier par une approche expérimentale Organisation des travaux effectués par les étudiants sur les 4 journées consacrées à cet enseignement : Sujets proposés : 1ère journée : Choix d'un TP parmi la liste ci-dessous. Choix des phénomènes physiques à étudier ; Recherche documentaire sur le sujet choisi ; Proposition d'une expérience ; Validation du protocole expérimental et des objectifs. 2ème et 3ème journées : Réalisation du montage expérimental avec l'aide d'un technicien ; Manipulations ; Exploitation des résultats. 4ème journée : Présentation orale de 30 minutes ; Questions et discussions. Travail en dehors des séances : Rédaction d'un rapport écrit sous forme de poster. Interférométrie Mesure de température par déviation de faisceaux LASER Essais en soufflerie (3 TP) Mesure de la vitesse d'un écoulement par Anémométrie LASER Doppler Mesure de température dans des ailettes thermiques Spectroscopie Strioscopie Travaux pratiques : 24h, Contrôle : 6h Evaluation par les assistants pendant les séances de TP (1/3) + soutenance de 30 minutes (1/3) + rapport écrit (1/3) Énergétique

24 22 EN2910 Aircraft Design Responsable : Didier Breyne Langue d'enseignement : anglais Heures : 30 ECTS : 2 Prérequis : Aucun Période : S4 Semaine réservée 6 au 10 avril (IN24IS2) The goal of this training is to let you discover the different stages of an aircraft design process in both a theoretical and a practical perspective. You will be introduced to the typical methods used in an aircraft design office, and apply this knowledge by doing the preliminary design of your own aircraft. After completing the 30-hour training, you will have acquired knowledge and skills that will enable you to work out the main aircraft characteristics and layout in a very short time frame. When a team commits to design a new aircraft or to modify an existing aircraft, the project will always follow the same pattern. The process starts by analyzing the market and existing products. Next is the conceptual design which is followed by the preliminary design and detail design before sending the drawings to the workshop which will build a prototype. Obviously, at each stage, several iterations are made as necessary before proceeding to the next stage. In the process, we will begin by a more global or synthetic approach of aircraft design before getting into more and more detail. We will go from a basic concept into full optimization, from using parameters derived from simple statistical data to using sophisticated algorithms. You will learn how to: Define the layout and configuration of the new aircraft Work out estimates for empty weight and maximum take-off weight Compute wing loading Work out estimates for lift and drag Work out performance estimates (take-off, climb, cruise, landing) Make an analysis of the aircraft's stability and control Compute the applied loads Select the structural materials Estimate the costs (design, manufacturing, operational) Of course, the general concepts are not only valid for aircraft design, but can be equally applied to the development of any other conceivable product or service. Ce cours ayant lieu durant la semaine des modules SH2700, les étudiants suivant ce cours sont tenus de suivre le module SH2717 "Créativité et innovation dans le cadre industriel" qui se déroule sur cinq mardis du semestre S4 Énergétique

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27 MA1100 Analyse 25 Responsable : Lionel Gabet Langue d'enseignement : français Heures : 20 ECTS : 1.5 Prérequis : Notions de topologie (limites, convergence, complétude, compacité, densité, etc.). Notions d'analyse fonctionnelle (intégrale de Riemann, séries entières, séries de Fourier, etc.). Espaces euclidiens (bases, projections, réduction des formes quadratiques, etc.). Période : S1 entre septembre et janvier (IN11COM) Ce cours a pour objectif de former les élèves à la compréhension et à la maîtrise de concepts indispensables pour la représentation et la modélisation des phénomènes aléatoires (et donc au cours de probabilités) pour comprendre des outils et des méthodes nécessaire à de nombreuses sciences de l'ingénieur (physique, traitement du signal, automatique, etc.) Tribus, mesures, intégrale de Lebesgue Transformation de Fourier Analyse hilbertienne Espaces de Sobolev Amphis : 9h, Petites classes : 9h, Contrôle : 2h Support Polycopié Ecrit de 1h30 Mathématiques

28 26 MA1200 Probabilités Responsable : Erick Herbin Langue d'enseignement : français Heures : 20 ECTS : 1.5 Prérequis : Avoir suivi le cours MA1100 ou équivalent. Période : S1 entre septembre et janvier (IN11COM) Ce cours est une introduction aux concepts de base des mathématiques de l'aléatoire. En liaison avec le cours de Statistiques, il vise à acquérir les connaissances indispensables à la prise en compte des aléas dans les différents métiers de l'ingénieur (incertitudes en simulation, modélisation des phénomènes physiques fluctuants, mathématiques financières,...). Axiomatique, espaces de probabilité discrets Probabilité et variables aléatoires Probabilités sur R et fonctions caractéristiques Vecteurs gaussiens Suites et séries de variables aléatoires Espérance conditionnelle Introduction aux martingales Amphis : 9h, Petites classes : 9h, Contrôle : 2h Support Polycopié Ecrit de 1h30 Mathématiques

29 MA1300 Statistiques 27 Responsable : Thérèse Phan Langue d'enseignement : français Heures : 20 ECTS : 2 Prérequis : Aucun Période : S1 entre septembre et janvier (IN11COM) Fournir les notions de bases de l'estimation et des tests en Statistique Echantillonnage Estimation Tests Ajustement Régression Analyse en composantes principales Amphis : 7h30, Petites classes : 10h30, Contrôle : 1h30 Support Polycopié Contrôle écrit de 1h30 Mathématiques

30 28 MA1400 Simulation et optimisation Responsable : Pascal Laurent Langue d'enseignement : français Heures : 30 ECTS : 2.5 Prérequis : Aucun Période : S2 entre février et juin (IN12COM) L objectif du cours est d apprendre à utiliser les mathématiques avec une démarche d ingénieur qui doit analyser, modéliser, simuler et optimiser des systèmes complexes. La partie «Optimisation» est une introduction aux méthodes de l optimisation de fonctions de variables réelles et c est l occasion de se familiariser avec des notions utilisées dans les deux autres parties du cours : le calcul différentiel, la convexité et quelques algorithmes. La partie «Systèmes différentiels» présente ou rappelle les bases mathématiques de l analyse et de l approximation des systèmes différentiels. La partie «Analyse des équations aux dérivées partielles» présente les bases mathématiques de l analyse et de l approximation des phénomènes régis par des équations aux dérivées partielles. Le mini projet a pour objectif de familiariser les étudiants avec les logiciels de simulation. Compétences acquises en fin de cours Analyse et modélisation d un phénomène simple à simuler ou à optimiser. Utilisation d un logiciel de simulation et d optimisation. Le cours est en trois parties : Optimisation : Calcul d une différentielle, fonctions convexes, application à l étude des systèmes non linéaires et au «calcul des variations». Méthode d optimisation par descente, notion de conditionnement. Systèmes différentiels : problème de Cauchy, théorèmes d existence, d unicité et de stabilité de la solution. Schéma d approximation, notion de consistance et de stabilité. Problème aux limites pour une équation du second ordre. Approximation par les méthodes de différences finies et éléments finis. Analyse des EDP: problèmes stationnaires, équation de Poisson avec conditions aux limites homogènes. Conditions aux limites générales, non linéarités simples. Formulations faibles et principes énergétiques. Méthodes des différences finies et des éléments finis. Problème d évolution, équation de la diffusion, équation d advection et équation des ondes. Etude de la stabilité par les principes énergétiques. Schémas simples aux différences finies et étude de leur stabilité. Mathématiques Le mini projet est une simulation à réaliser avec le logiciel Comsol. Amphis : 6h, Petites classes : 21h, Contrôle : 3h Support P. Laurent-Gengoux : Optimisation et systèmes differentiels. P. Laurent-Gengoux : Analyse des équations aux dérivées partielles.

31 Examen écrit de 3h : 1 h sans document, 2 h avec polycopié du cours. 1 mini projet obligatoire noté de -2 à Mathématiques

32 30 MA2100 Mathématiques financières (modèles en temps discret) Responsable : Lionel Gabet Langue d'enseignement : français Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Avoir suivi les cours MA1100 et MA1200 ou équivalent. Période : S3 Électif 4 septembre à novembre (IN23DE4) Initier les élèves aux problématiques des marchés financiers et de leur fournir les premiers outils de modélisation et de quantification des produits et des risques liés à leur gestion. Compétences acquises en fin de cours Une connaissance des produits dérivés de base, de leur utilité économique ainsi que des processus de production, de vente et de gestion de ces produits. Des connaissances mathématiques permettant de comprendre les modèles de base qui servent à évaluer et gérer les produits (pricing et trading). Une capacité à développer et implémenter quelques modèles simples Une initiation à la recherche quantitative à travers des approches diverses du même problème (évaluation par arbitrage et par minimisation des risques) Les savoirs et savoirs-faire acquis aideront les élèves à obtenir des stages intéressants en S4 ou en césure. Mais il faut tout de même noter que les produits présentés, les outils mathématiques et les modèles choisis (en temps discrets) ne sont qu une initiation. Un enseignement de niveau supérieur est nécessaire pour apporter une valeur ajoutée en entreprise Ce cours a pour objectifs de présenter les enjeux, quelques outils mathématiques et les métiers liés à la finance de marché. Il propose des approches complémentaires : Une présentation des enjeux et des métiers par des conférences de professionnels de la finance. Une présentation financière des produits et des principes de modélisation de base : produits dérivés, évaluation par arbitrage, probabilité risque neutre, martingales. Une introduction à la gestion des risques : trading de volatilité. Une introduction aux mathématiques financières en temps discret : marchés viables et complets, existence et unicité de la probabilité risque neutre, modèle binomial et passage au continu. Une introduction à la finance quantitative et à l'écono-physique : évaluation par minimisation des risques, influence des lois empiriques. La compréhension des concepts sera évaluée par un contrôle continu, la maîtrise des méthodes par des mini-projets numériques. Mathématiques Contrôle continu (3 * 1h) + 1projet

33 MA2200 Optimisation avancée 31 Responsable : Paul-Henry Cournède Langue d'enseignement : français Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Aucun Période : S3 Électif 6 novembre à janvier (IN23DE6) Les entreprises industrielles et de services sont quotidiennement confrontées à des problèmes d'optimisation et de recherche opérationnelle, afin d'améliorer leur compétitivité et leur rentabilité : gestion des stocks ou de portefeuilles, problèmes de transport, de design et de conception... Dans ce contexte, les objectifs de ce cours sont les suivants : Approfondissement Théorique des concepts mathématiques d'optimisation (sur la base de ceux déjà vus en première année) et généralisation du cadre de formalisation des problématiques d'optimisation. Présentation de l'optimisation Numérique et mise en pratique, par de nombreux TP, en «classes intégrées», avec portables, sur des problèmes concrets de type industriel. Mise en Perspective Industrielle avec conférenciers venant de domaines variés (transport-logistique, énergie, pétrole, météorologie). Compétences acquises en fin de cours Support Modélisation et formalisation mathématique d'un problème d'optimisation, dans une large gamme de contextes industriels. Identification du type de problème et de la méthode de résolution numérique adaptée Mise en place de la méthode (à l'aide d'une toolbox ou par mise au point de la méthode) Evaluation de la validité de la solution trouvée Optimisation linéaire / non-linéaire, convexe / non-convexe Optimisation numérique Optimisation combinatoire / recherche opérationnelle Identification paramétrique de modèles Poly de cours, énoncés de TD et TP, corrigés. Un contrôle écrits de 3h + évaluation de tous les TP intermédiaires. Mathématiques

34 32 MA2300 Modélisation aléatoire Responsable : Erick Herbin, Nicolas Vayatis Langue d'enseignement : français Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Avoir suivi les cours MA1200 et MA1300 ou équivalent. Période : S3 Électif 3 septembre à octobre (IN23DE3) Ce cours introduit la problématique de modélisation de phénomènes à forte variabilité, présente dans différents secteurs de l'ingéniérie. A cette fin, les étudiants choisiront leur parcours parmi l'étude des processus stochastiques, la modélisation par les données et les algorithmes de simulation. Ce cours est également une introduction aux théories des processus stochastiques et de l'apprentissage statistique, intervenant notamment en modélisation de la physique ou financière ainsi qu'en traitement du signal ou de l'image. Introduction à la modélisation stochastique (3h) Module 1 au choix (15h) : Etudes des martingales à temps discrets et introduction aux modèles continus Ou Statistiques avancées Module 2 au choix (15h) : Etude des chaînes de Markov et simulation Ou introduction à la théorie de l'apprentissage statistique Amphis : 16,5h, Petites Classes : 16,5h, Contrôle : 3h Support Des polycopiés seront distribués pour chaque module Contrôle écrit de 3h Mathématiques

35 MA2400 Conception et simulation 33 Responsable : Pascal Laurent Langue d'enseignement : français Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Aucun Période : S3 Électif 7 novembre à janvier (IN23DE7) L'objectif du cours est d'apprendre à utiliser les mathématiques avec une démarche d'ingénieur qui doit analyser, modéliser, simuler, optimiser des systèmes complexes. Cela couvre aussi bien la conception et la simulation dans le secteur de l'automobile ou de l'aéronautique que les modèles classiques des mathématiques financières ou la gestion des risques environnementaux. La base du cours est la théorie et la pratique de la simulation des phénomènes régis par des équations aux dérivées partielles. Les applications du cours sont la simulation en mécanique du solide et en mécanique des fluides ainsi que la conception robuste. Compétences acquises en fin de cours Partie commune: Analyse d'un problème régi par des équations aux dérivées partielles. Pratique de la simulation numérique. Choix des solutions proposées à l'ingénieur face à des contraintes de coût et de temps. Analyse des équations aux dérivées partielles elliptiques, paraboliques et hyperboliques. Parties électives: Méthode des éléments finis. Conception robuste : Sensibilité paramétrique, méthode de Krigeage, plan d'expérience, méta-modèles, réduction de modèles (POD). Formulation et analyse d'erreurs. Prise en compte des incertitudes. Outil «openturn» Mécanique du solide : Analyse mathématique des équations de l'élasticité linéaires. Analyse et approximation de problèmes structurés. Estimation d'erreur a priori et a posteriori. Décomposition de domaines et parallélisme. Applications. Simulation des écoulements de fluides compressibles : modèles d'écoulements, solutions discontinues, Solveurs basiques (Godounov, flux, splitting, AUSM), extensions. Applications aux équations du trafic routier. Solveurs industriels et TP en MatLab Support Polycopié du cours Simulation de S2. Polycopiés pour chacun des cours optionnels. Logiciels Comsol et autres. Examen écrit : deux parties : 1 h sans document (bases communes), 2 h avec documents pour chaque cours d'application. Mathématiques

36 34 MA2500 Traitement du signal Responsable : Nikos Paragios Langue d'enseignement : anglais Heures : 36 ECTS : 2.5 Prérequis : Aucun Période : S3 Électif 5 novembre à janvier (IN23DE5) S4 Électif 10 février à avril (IN24IE3) Résumé Introduction aux concepts fondamentaux et aux applications des techniques de traitement de l'information et des signaux numériques dans les sciences industrielles, les sciences biologiques, la communication, l'intelligence artificielle et les systèmes multimédia. Le traitement du signal est l'analyse, l'interprétation et la manipulation des signaux. Ceci inclut la regénération à partir d'échantillons, la mesure, la reconstruction de signaux perturbés par du bruit, la modélisation mathématique de l'échantillonage, la compression, la caractérisation et la prédiction, etc. Les thèmes abordés comprendront : les traitements temporels et leurs applications ; les traitements fréquentiels et leurs applications dans la conception et l'analyse de systèmes numériques ; l'application des transformations de spectre et des filtres numériques ; les modèles probabilistes et statistiques ; les méthodes de traitement basées sur la modélisation du signal ; l'utilisation des modèles probabilistes dans les communications, le multimédia et le traitement de l'information. Applications : traitement du son, traitement d'image, analyse d'images médicales, vision par ordinateur. Le cours comprend une partie théorique (cours) et une partie pratique (programmation sur ordinateur). La théorie de base et les évolutions récentes seront présentées en cours. Dans la partie pratique, les étudiants seront répartis en groupe et feront des exercices permettant de mettre en pratique les notions théoriques vues en cours. L'implémentation sera faite en MatLab ou en SciLab. Mathématiques L'évaluation prendra en compte : les exercices réalisés en TP ; un examen écrit ou un projet de programmation en binôme.