3ème séance de Mécanique des fluides. Rappels sur les premières séances Aujourd hui : le modèle du fluide parfait. 2 Écoulements potentiels



Documents pareils
Chapitre 10 : Mécanique des fluides

Premier principe de la thermodynamique - conservation de l énergie

T.P. FLUENT. Cours Mécanique des Fluides. 24 février 2006 NAZIH MARZOUQY

ANALYSE NUMERIQUE ET OPTIMISATION. Une introduction à la modélisation mathématique et à la simulation numérique

5. Les conducteurs électriques

Chapitre 7: Dynamique des fluides

Formation à la C F D Computational Fluid Dynamics. Formation à la CFD, Ph Parnaudeau

Initiation à la Mécanique des Fluides. Mr. Zoubir HAMIDI

FLUIDES EN ÉCOULEMENT Méthodes et modèles

Introduction aux plasmas. Magneto-hydrodynamique

UNITÉ DE PROGRAMME : S9UP1 Modélisation de la turbulence

Comparaisons des premières formulations du Théorème de Bernoulli de l hydrodynamique à un

Cours de mécanique des fluides. Olivier LOUISNARD

10 leçon 2. Leçon n 2 : Contact entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. (PC ou 1 er CU)

SIMULATION DU PROCÉDÉ DE FABRICATION DIRECTE DE PIÈCES THERMOPLASTIQUES PAR FUSION LASER DE POUDRE

Les correcteurs accorderont une importance particulière à la rigueur des raisonnements et aux représentations graphiques demandées.

1 Mise en application

OM 1 Outils mathématiques : fonction de plusieurs variables

Concours EPITA 2009 Epreuve de Sciences Industrielles pour l ingénieur La suspension anti-plongée de la motocyclette BMW K1200S

Contenu pédagogique des unités d enseignement Semestre 1(1 ère année) Domaine : Sciences et techniques et Sciences de la matière

DYNAMIQUE DE FORMATION DES ÉTOILES

Repérage d un point - Vitesse et

Exercice 1. Exercice n 1 : Déséquilibre mécanique

SPÉCIALITÉ Sciences Mécaniques et Ingénierie (SMI)

MATHS FINANCIERES. Projet OMEGA

Le turbo met les gaz. Les turbines en équation

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

Circuits RL et RC. Chapitre Inductance

cel , version 1-28 Oct 2010

HYDRAULIQUE GENERALE

Equipement d un forage d eau potable

Rupture et plasticité

SYLLABUS SEMESTRE 9 Année

Principes généraux de la modélisation de la dispersion atmosphérique

M1107 : Initiation à la mesure du signal. T_MesSig

document proposé sur le site «Sciences Physiques en BTS» : BTS AVA 2015

Phénomènes dangereux et modélisation des effets

Etude en CFD d'une turbine hydraulique

de calibration Master 2: Calibration de modèles: présentation et simulation d

Introduction à l analyse numérique : exemple du cloud computing

Instabilités bi- et tridimensionnelles dans une couche limite décollée compressible subsonique

Les calculatrices sont autorisées

Erratum de MÉCANIQUE, 6ème édition. Introduction Page xxi (milieu de page) G = 6, m 3 kg 1 s 2

Finance, Navier-Stokes, et la calibration

SIMULATION NUMERIQUE DU FLUX D AIR EN BLOC OPÉRATOIRE

Théories de champ moyen et convection à grande échelle

NOTICE DOUBLE DIPLÔME

Objectifs du cours Modélisation de la Turbulence M2 - EE

TP 7 : oscillateur de torsion

Modélisation et Simulation

Enseignement de la physique en Licence

Équation de Langevin avec petites perturbations browniennes ou

Cours d électricité. Introduction. Mathieu Bardoux. 1 re année. IUT Saint-Omer / Dunkerque Département Génie Thermique et Énergie

aux différences est appelé équation aux différences d ordre n en forme normale.

L énergie grâce à l eau ça coule de source!

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

Fonctions de deux variables. Mai 2011

Mécanique des fluides : Potentiels de vitesses

Exemples de dynamique sur base modale

Le modèle de Black et Scholes

CONTRÔLE ET ÉQUATIONS AUX DÉRIVÉES PARTIELLES. par. Jean-Pierre Puel

Moteur DC: Comment faire varier sa vitesse?

PHYSIQUE. Calculatrices autorisées. Quelques enjeux de la fusion thermonucléaire inertielle laser

Mécanique des fluides Rappels

STATIQUE GRAPHIQUE ET STATIQUE ANALYTIQUE

Université de Caen. Relativité générale. C. LONGUEMARE Applications version mars 2014

Algorithmes pour la planification de mouvements en robotique non-holonome

Retournement Temporel

ETUDE COMPARATIVE DES MODELISATIONS NUMERIQUE ET PHYSIQUE DE DIFFERENTS OUVRAGES D EVACUATION DES CRUES

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

Vibrations des milieux discrets et continus. Luc Jaouen

À propos d ITER. 1- Principe de la fusion thermonucléaire

Dimensionnement d une roue autonome pour une implantation sur un fauteuil roulant

DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE DE L ÉCOLE NORMALE SUPÉRIEURE THÈSE DE DOCTORAT DE L UNIVERSITÉ PARIS VII

Annales de Physique aux BTS Mécanique des fluides Table des matières

DISQUE DUR. Figure 1 Disque dur ouvert

Élan d ouverture. 30 fois plus rapide qu un battement de cil : ABB simule l extrême dans un disjoncteur CCHT

FUSION PAR CONFINEMENT MAGNÉTIQUE

Oscillations libres des systèmes à deux degrés de liberté

Résolution de systèmes linéaires par des méthodes directes

Initiation à la simulation numérique. Eléments d analyse numérique.

I Stabilité, Commandabilité et Observabilité Introduction Un exemple emprunté à la robotique Le plan Problème...

TD 9 Problème à deux corps

Calcul intégral élémentaire en plusieurs variables

Chapitre 1 AIDE MÉMOIRE D HYDRAULIQUE À SURFACE LIBRE

Chapitre 9. La mesure de niveau. 9.1 Introduction. 9.2 Flotteur

Cours de résistance des matériaux

Cours de turbomachine à fluide compressible

École Doctorale Mécanique, Physique et Modélisation Université de Provence, Marseille ÉCOULEMENTS DANS LES MILIEUX POREUX

Premier principe : bilans d énergie

Cours de Mécanique du point matériel

Calculs de probabilités avec la loi normale

La Fusion Nucléaire (Tokamak) Nicolas Carrard Jonathan Carrier Guillomet 12 novembre 2009

PHYS-F-104_C) Physique I (mécanique, ondes et optiques) Solutions des questions d'examens ( )

Quantité de mouvement et moment cinétique

PHYSIQUE 2 - Épreuve écrite

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SÉRIE SCIENTIFIQUE

CHAPITRE IV Oscillations libres des systèmes à plusieurs degrés de liberté

Une fréquence peut-elle être instantanée?

PHYSIQUE Discipline fondamentale

Transcription:

3ème séance de Mécanique des fluides Rappels sur les premières séances Aujourd hui : le modèle du fluide parfait 1 Généralités 1.1 Introduction 1.2 Équation d Euler 1.3 Premier théorème de Bernoulli 1.4 Dynamique de la vorticité 2 Écoulements potentiels 2.1 Définition 2.2 Second théorème de Bernoulli 3 Ondes interfaciales : mise en place du calcul

Rappels sur les premières séances On a insisté sur les bilans globaux tel celui d énergie cinétique : de c (ρe c ) = d 3 x + ρe c v n d 2 S = P extérieures P dissipée dt D t t D t pour une éolienne P disponible 1 2 ρv3 S

Rappels sur les premières séances On a insisté sur les bilans globaux tel celui d énergie interne : de i dt = P dissipée + Q...

Application à un système de Couette cylindrique Bilan global d énergie cinétique : de c = 0 = P extérieur P dissipée P moteur = P dissipée dt Bilan global d énergie interne : de i dt = P dissipée + Q P dissipée 40 mw en rhéologie mais 340 kw en centrale nucléaire!...

3ème séance de Mécanique des fluides Rappels sur les premières séances Aujourd hui : le modèle du fluide parfait 1 Généralités 1.1 Introduction 1.2 Équation d Euler 1.3 Premier théorème de Bernoulli 1.4 Dynamique de la vorticité 2 Écoulements potentiels 2.1 Définition 2.2 Second théorème de Bernoulli 3 Ondes de surface : mise en place du calcul

Rappel : décomposition locale d un champ de vitesse dv = v dx = D dx } {{ } déformation + 1 2 Ω dx } {{ } rotation = + Ω = rot v = «vecteur vorticité», D = 1 2 ( v+ v T) taux de déformation propres = trd = tr v = divv = 0

1.2 Modèle du fluide parfait - Équation d Euler η = 0 donc Navier-Stokes dégénère en l équation d Euler [ ( ) ] ρ dv v v 2 = ρ + + Ω v = p dt t 2 avec Ω = rot v vecteur vorticité. Dégrader les conditions limites, d adhérence en fluide visqueux, à glissement en fluide parfait avec n la normale à la paroi. v fluide = v paroi, (v fluide v paroi ) n = 0

1.3 Premier théorème de Bernoulli Conservation de la charge le long d une trajectoire d un écoulement stationnaire : H = z + p ρg + v2 2g = constante. Application : tube-débitmètre de Venturi [ Endress+Hauser ] [ Wikipedia Bernoulli s principle ]

1.4 Dynamique de la vorticité rot ( Euler ) Ω = rot ( v Ω ) t pas de mécanisme de création de vorticité en fluide parfait! 2.1 Définition des écoulements potentiels Écoulements potentiels = écoulements irrotationnels : Ω = 0 globalement φ t.q. v = φ localement. 2.2 Second théorème de Bernoulli φ t + v2 2 + p ρ = φ t + v2 2 + p ρ + gz = φ t + gh = B(t)

3 Ondes à l interface entre deux fluides Buts : les ondes elles-mêmes... en tant que modes neutres d instabilité théorie des instabilités les conditions d interface théorie des écoulements diphasiques g z gaz liquide p n p z = h+ζ x Modes normaux «linéaires» de perturbation de l interface, de la forme ζ = ζ(x,t) = Re[Aexp(ikx +σt)] avec A «petite».

Analyse linéaire de stabilité en modes normaux Pour simplifier, A R ; σ = σ(k) = σ r (k)+iσ i (k) = ζ = A cos(kx +σ i t) exp(σ r t) σ r > 0 mode amplifié ; configuration de base instable ; σ r = 0 mode neutre ; configuration de base marginalement stable vis-à-vis de ce mode ; σ r < 0 mode amorti ; configuration de base stable vis-à-vis de ce mode. σ i > 0, σ i = ω onde gauche de vitesse de phase ω/k ; σ i = 0 mode stationnaire non propagatif ; σ i < 0, σ i = ω onde droite de vitesse de phase ω/k. Modes normaux qui permettent d écrire aux temps courts la réponse du système à n importe quelles «perturbations initiales» : ζ c (x,t = 0) = k A(k)exp(ikx) = ζ c (x,t > 0) = k A(k) exp(ikx+σ(k)t).

3 Ondes à l interface entre deux fluides... pour... les ondes elles-mêmes... en tant que modes neutres d instabilité théorie des instabilités les conditions d interface théorie des écoulements diphasiques n z gaz z = h+ζ p liquide g x Mode normal «linéaire» de perturbation de l interface, de la forme ζ = ζ(x,t) = Re[Aexp(ikx +σt)] avec A «petite». Mode normal de potentiel des vitesses : φ = Re[f(z) exp(ikx +σt)]... Pour la prochaine s. : lire le chap. 2 sur condit o d interface - tension superficielle. p

TD : pb faisant le lien entre fluides parfait et visqueux Pb 3.1 Écoulements plans produits par un gradient de pression oscillant y x p atm +Pcos(ωt) p atm Incompressibilité = pas d ondes acoustiques = oscillations de pression se propagent «instantanément» dans la direct o x = v = v(y,t) e x