Mécanique des fluides

UE obligatoire du S5 de 5 ECTS : 20 h de cours, 20 h de TD, 2 TP de 4h.
Cette UE est mutualisée avec le parcours L3 Mécanique de la Licence de Physique.

Enseignants

Cours                  Cyprien Morize
TD Groupe A    Yann Bertho
TD Groupe B   Armel Jouan
TD Groupe C   Cyprien Morize
TD Groupe D  Hugo Perrin
TD DD-PC       Guillaume Kasperski
TP                        Jean Bénit, Hugo Perrin, Alice Etienne-Simonetti, Basile Dhote

Programme

    • Introduction

Définition et propriétés d’un fluide, caractérisation expérimentale. Notions sur les mouvements thermiques: flux de particules, interactions, section efficace et libre parcours moyen. Grandeurs physiques décrivant l’état d’un fluide, échelle hydrodynamique, particule fluide. Forces au sein d’un fluide: notions de pression et de viscosité –Phénomène de tension superficielle: forces et énergie associées. Nombre de Reynolds, cas du fluide parfait.

    • Fluides en équilibre

Loi de l’hydrostatique, principe de Pascal. Théorème d’Archimède – phénomène de convection.

    • Cinématique des fluides

Description d’un écoulement, trajectoire ligne et tube de courant -les différents régimes d’écoulement – notion de débit. Points de vue d’Euler et de Lagrange – Dérivée particulaire, advection. Conservation de la masse (équation de continuité) et du débit, cas incompressible. Etude locale du champ de vitesse: déformation et rotation, relation avec la divergence et le rotationnel de la vitesse. Cas incompressible: écoulement isovolume.

    • Dynamique des fluides parfaits

Conservation de la quantité de mouvement: équation d’Euler. Théorème de Bernoulli (sous forme locale et intégrale) et généralisations. Point de vue énergétique. Point d’arrêt et prise de pression.  Applications: écoulement de Torricelli, effet Venturi, tube de Pitot, tourbillon, effet Magnus… Notion de perte de charge singulière, théorème d’Euler.

    • Dynamique des fluides réels

Mise en évidence expérimentale de la viscosité, écoulement de
Couette. Les différents types de fluides visqueux.  Loi de Poiseuille et applications. Perte de charge régulière. L’équation de Navier-Stokes.

Cette UE comprend 2 séances de travaux pratiques sur 2 des 6 thèmes suivants : impulsion d’un jet / déversoirs, milieux poreux /ondes acoustiques, mesures de débit, sillage d’un cylindre, venturi/profil de vitesse, pertes de charges.
Les travaux pratiques ont lieu dans la salle 023, 024, 025, 026 bâtiment 625.

Ouvrages conseillés

– J. Walker, Le carnaval de la physique , Dunod
– Guyon, Hulin et Petit, Ce que disent les fluides , Belin/Pour la Science, 2010
– van Dyke, An album of fluid motion , Parabolic Press, 1982
– Brébec, Mécanique des fluides , H-Prépa, Hachette
– Guyon, Hulin et Petit, Hydrodynamique Physique , Ed. CNRS