Advanced Heat Transfer and Energetics (IEN / ME / SEM-ISE / M2-FME / M2-ENTECH) - 5EU5ADHT

Objectif(s)

Le module traite des échanges et transformations d’énergie mettant en jeu des fluides en mouvement. La question est abordée suivant une problématique globale, où l’accent est mis sur la thermodynamique et les processus de transformation (turbo-machines à combustion, machines alternatives à combustion et machines à vapeur, procédés…) et suivant une approche locale, où sont considérés les échanges thermiques. L’objectif est de préciser les concepts de base qui permettent de calculer et de dimensionner les systèmes énergétiques (propulsion aéronautique, production d’énergie), mais également d’identifier les limites de leur possible optimisation. Des conférences données par des industriels complètent les enseignements de base (échangeurs thermiques).

Contenu(s)

Échange thermique par convection et rayonnement :
Phénoménologie: modes d'échange, résistances thermiques et leurs limites, rayonnement avec ou sans milieu participatif, convection naturelle ou forcée, interne ou externe, laminaire ou turbulente.
Radiométrie et corps noir : grandeurs radiométriques , équilibre radiatif et corps noir , loi de Planck
Rayonnement de surfaces: phénoménologie, corps gris/lambertien, lois de Snell, surfaces réelles, facteurs de vue
Milieux participatifs: équation de transfert radiatif, émission/absorption des gaz, diffusion (Rayleigh/Mie)
Rappel des équations de convection, modèles à viscosité turbulente, écoulements incompressibles, approximation de Boussinesq, approximations de couche limite.
Analyse d'échelle, application à ces équations, nombres adimensionnels et leur utilisation pour les lois d'échange
Couche limite de plaque plane: analyse d'échelle, profils (Blasius, logarithmique), lois d'échange
Convection naturelle sur une paroi: analyse d'échelle, lois d'échange, cas des parois horizontales
Convection forcée dans des conduites: température de mélange, longueurs d'établissement, écoulement établi, thermique établie à flux ou température constante. Profils et loi d'échange en établi.
Phénomènes de convection naturelle interne: thermosiphons, cavités, stratification, instabilité.

Thermodynamique des machines :

Cette partie se divise en :
- 16h de cours pour effectuer quelques révisions, aborder les cycles des turboréacteurs (simple flux, double flux, post-combustion) et regarder les améliorations des cycles des turbines à gaz et des moteurs alternatifs à combustion interne.
- Une visite à l'aérodrome du Versoud, ou plus exactement dans les locaux du Lycée du Grésivaudan qui dispose d'un hangar où sont exposés des moteurs d'avion. La visite permet de mettre du concret sur les notions vues en cours.

Modélisation et analyse d’écoulements 1
Modélisation et analyse d’écoulements 2,
Heat and Mass transfers