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Une formation multidisciplinaire
L'école d'ingénieurs pour l'énergie, l'eau et l'environnement
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Mécanique des fluides pour l'environnement (HOE-REA) - 4EUS3MFE

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  • Volumes horaires

    • CM : 16.0
    • TD : 34.0
    • TP : 10.0
    • Projet : -
    • Stage : -
    • DS : ?
    Crédits ECTS : 5.0
  • Responsables : Olivier METAIS, Philippe SECHET

Objectifs

Physique et Modélisation de la turbulence
Diffusion et dispersion dans l’environnement
Mécanique des fluides appliquée à l’environnement

Contenu

16h de Physique et Modélisation de la turbulence (12 h de CM et 4h de TD)
Contenu :
o Caractérisation des écoulements turbulents
o Approche statistique. Moyenne, équations de Reynolds ; viscosité et diffusivité turbulentes ; couche limite turbulente ; mécanismes énergétiques : production et dissipation
o Outils et théories statistiques : corrélations ; espace de Fourier ; spectres d’énergie cinétique et de dissipation ; les échelles de la turbulence ; théorie de Kolmogorov
o Ecoulements turbulents cisaillés : exemple du jet plan
o Les différentes approches de modélisation et simulation numériques de la turbulence : modélisation statistique, simulation numérique directe, simulation des grandes échelles
o Modélisation statistique : notion d’ordre ; modèles à zéro, une et deux équations ; modèle k-epsilon ; modèle du second ordre
o Simulation des grandes échelles : méthodologie ; le modèle de Smagorinsky
o Il faut réfléchir à inclure des notions de rugosité en couche limite

8h de diffusion et dispersion dans l’environnement (6 h de CM et 2h de TD)
Contenu :
o Notion de diffusion et loi de Fick ; équation de diffusion ; coefficients de diffusion moléculaire et de diffusion turbulente
o Problème de diffusion unidirectionnel : injection concentrée ; injection étendue ; présence de parois ; diffusion dans un courant
o Problèmes de diffusion multidirectionnels : notion de panache
o Dispersion dans les écoulements cisaillés : coefficient de dispersion longitudinal
o Application aux écoulements turbulents en rivière : vitesse turbulente caractéristique et profil de vitesse ; coefficient de dispersion longitudinal ; coefficients de diffusion verticale et latérales ; distances de mélange dans une rivière ; détermination du débit
o Diffusion en turbulence développée : dispersion d’un nuage de traceur ; dispersion de particules ; théorème de Taylor ; loi de dispersion en fonction des échelles de la turbulence ; loi de Richardson.

24h de Mécanique des fluides appliquée à l’environnement (12h de cours et 12h de TD)

Contenu :

  • Analyse dimensionnelle et théorème de Vashy-Buckigham
  • Couche limite laminaire, équation de BLASIUS + méthodes de résolution, couche limite avec gradient adverse + décollement
  • Equation de l’énergie ; hydrostatique en fluide compressibles et notion de stabilité de l’atmosphère (particule déplacée)
  • Ecoulements tournants ; Force centrifuge et force de Coriolis ; Couches d’Ekman
  • Dynamique du tourbillon et vorticité ; TD sur tornade
  • Refaire un ou deux TD sur les bilans de q.d.m. et d’énergie. Peut-on faire quelque chose sur les bilans de moment cinétique qui sont peu traités par ailleurs (TD sur le tourniquet ?)

Prérequis

UE de tronc commun et UE d'approfondissement de 1ère année

Contrôles des connaissances

Session normale
Contrôle continu (CC) :
Contrôle terminal (CT) : épreuve écrite de 4h

Session de rattrapage
La note remplace la note de CT. Le CC n'est pas rattrapable.

CC*1/3 + CT*2/3

Calendrier

Le cours est programmé dans ces filières :

cf. l'emploi du temps 2019/2020

Informations complémentaires

Code de l'enseignement : 4EUS3MFE
Langue(s) d'enseignement : FR

Vous pouvez retrouver ce cours dans la liste de tous les cours.

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mise à jour le 8 février 2017

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes