Dynamique des gaz et écoulements réactionnels [ LMECA2195 ]

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• MECA 2321 (Mécanique des fluides et transferts I)
• MECA 2322 (Mécanique des fluides et transferts II)

• Ecoulements compressibles instationnaires à une dimension.
• Ecoulements compressibles stationnaires à deux dimensions.
• Combustion supersonique - détonations
• Combustion subsonique - déflagrations
• Explosions
• Introduction aux écoulements compressibles multiphasiques

Eu égard au référentiel AA du programme « Master ingénieur civil mécaniciens », ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants :

• AA1.1, AA1.2, AA1.3
• AA2.2,AA2.4, AA2.5
• AA3.2, AA3.3
• AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4.4
• AA5.1, AA5.4, AA5.6
• AA6.1, AA6.4

Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant aura eu une formation spécialisée en écoulements compressibles des gaz, y compris des écoulements supersoniques et en écoulements réactionnels avec des effets de compressibilité importants.  Présentation d'applications industrielles et technologiques.

• L'examen écrit, durée 3 heures, avec livres et notes ouverts. La note d'examen vaut 70% de la note finale.

• Travaux pratiques (3 devoirs) comptant pour 30% de la note finale. Si la note de l'examen est plus haute que la moyenne des devoirs, alors la note finale de comprendra que la note de l'examen écrit.
   

Cours magistral + séances d'exercices

• Ecoulements instationnaires 1D: Equations d'Euler, décomposition caractéristique, conditions aux limites. Ondes simples et ondes de discontinuité, Relations Rankine-Hugoniot, le problème de Riemann (écoulement dans un tube-à-choc). Ecoulement provoqué par un piston. Interactions des ondes. Effets de viscosité. Introduction aux méthodes de simulation numérique.
• Ecoulements stationnaires 2D: Expansion Prandtl-Meyer. Ecoulement supersonique au tour d'un projectile. Méthode des caractéristiques. Ondes de choc obliques.
• Détonations: Introduction, théorie de Chapman-Jouguet. Modèle ZND. Apparition des structures multidimensionnelles complexes. Applications.
• Déflagrations: Généralités. Equations de bilan, rappel de cinétique chimique. Structure des flammes de prémélange. Structure des flammes de diffusion.
• Explosions: Distribution de la température dans une enceinte fermée. Domaines d'explosion. Indice d'octane. Théorie des explosions. Mise en équation. Prévention d'accidents.
• Ecoulements multiphasiques: Introduction. Analyse des modèles existants pour des mélanges fluide-solide. Applications industrielles et à la propulsion aérienne et spatiale.

• P.A. Thompson,  Compressible  Fluid Dynamics, 1988.
• H.W. Liepmann & A. Roshko, Elements of Gas dynamics, Dover Edition, 1993.