Descriptif
La mécanique des fluides est au coeur de notre expérience du monde qui nous entoure: des courants océaniques aux écoulements microscopiques dans notre système vasculaire, la manière dont les fluides se déplacent, se déforment et transportent de la chaleur ou des particules impactent profondément notre vie. La mécanique des fluides est aussi au centre de multiples applications dans le domaine de l’ingénierie et de la recherche, et joue un rôle majeur dans plusieurs des défis sociétaux majeurs auxquels nous faisons face actuellement (climat, énergie, santé, défense, alimentation, transports).
Le cours MEC432 vise à établir et affermir les bases fondamentales de cette discipline, en partant de l’expérience des élèves du mouvement fluide. Il vise aussi bien à donner un bagage général et rigoureux de cette discipline à un public large et motivé par une curiosité scientifique qu’à poser les bases nécessaires à ceux qui souhaiteront approfondir cette spécialité au cours de leur scolarité ultérieure.
Objectifs pédagogiques
Le cours de mécanique des fluides MEC432 pose les bases fondamentales de la discipline, afin de permettre aux étudiants d’acquérir les réflexes indispensables à la compréhension, la modélisation et la réalisation d’un problème particulier impliquant le mouvement de fluides.
- Cours magistral : 15
- Petite classe : 20
- Contrôle classant : 3
Diplôme(s) concerné(s)
Domaines d'enseignement IP-Paris
Mécanique.Objectifs de développement durable
ODD 6 Eau propre et assainissement, ODD 7 Energie propre et d’un coût abordable.Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade réduitPour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Vos modalités d'acquisition :
Participation en PC, Devoir maison, Quiz sur le contenu du cours, Contrôle classant final
Modalités contrôle classant: les slides d'amphis, énoncés et corrigés de PC, documents distribués en cours, notes personnelles sur le cours sont autorisées. Tout autre document est interdit. L'usage de la calculatrice est autorisé. L'usage de tout autre appareil électronique est interdit.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Le coefficient de l'UE est : 10
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
La note obtenue est classante.
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
Participation en PC, Devoir maison, Quiz sur le contenu du cours, Contrôle classant final
Modalités contrôle classant: les slides d'amphis, énoncés et corrigés de PC, documents distribués en cours, notes personnelles sur le cours sont autorisées. Tout autre document est interdit. L'usage de la calculatrice est autorisé. L'usage de tout autre appareil électronique est interdit.
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Le coefficient de l'UE est : 10
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
La note obtenue est classante.
Programme détaillé
La première partie du cours se base sur notre expérience intuitive des mouvements fluides afin de définir ce qu’est un fluide, ses propriétés physiques et les forces qui génèrent ou limitent leur mouvement. Cette partie s’appuie sur des exemples d’écoulements simples mais aussi des outils physiques d’analyse du problème comme l’analyse dimensionnelle ou les lois d’échelles, qui poussent à une réflexion sur les phénomènes physiques dominants, avant toute mise en équation.
Une fois cette première intuition physique mise en place, le formalisme de la mécanique des milieux continus et les principes de conservation (masse, quantité de mouvement, énergie) sont adaptés dans la seconde partie du cours à la mécanique des fluides permettant d’obtenir les équations fondamentales du mouvement des fluides (équations de Navier-Stokes), et introduire les simplifications principales avec lesquelles travaillent quotidiennement ingénieurs et chercheurs. On s’intéresse ainsi tout particulièrement au modèle du fluide incompressible Newtonien qui est une bonne représentation d’une grande majorité d’écoulements.
La troisième partie du cours approfondit plusieurs cas limites importants selon que l’inertie ou la viscosité est dominante, avant d’analyser la notion de couche limite qui permet de réconcilier le modèle d’écoulement de fluide parfait avec le caractère intrinsèquement visqueux de l’écoulement au voisinage de parois.
Enfin, le cours s’achève sur une introduction aux instabilités des écoulements fluides, permettant aux élèves d’appréhender l’émergence spontanée de mouvements complexes à partir des écoulements simples « laminaires » auxquels ils ont été confrontés pendant le cours, et d’ouvrir sur des cours d’approfondissement et des applications du domaine.