Mécanique des fluides : une introduction pour les étudiants de génie civil
Contenu du cours (70 h, 5 crédits) : hydrostatique, équations de bilan, fluides newtoniens, hydraulique des rivières, hydraulique en charge.
- Polycopié du cours Notes de cours (version 21.1 du 10/01/2024, 57 Mo). Version compressée Notes de cours (12 Mo)
- Un complément de cours fournit les outils mathématiques et des rappels de mécanique des milieux continus.
- Exemple de calcul de courbe de remous (avec ressaut hydraulique positionné par la méthode de la courbe conjuguée) assisté par ordinateur version pdf (le notebook Mathematica est aussi disponible, ainsi que le script matlab ).
- Transparents des cours
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Chapitre 1 : propriétés physiques des fluides
Chapitre 2 : similitude
Chapitre 3 : statique des fluides
Chapitre 4 : équations de bilan
Chapitre 5 : hydraulique à surface libre
Chapitre 6 : écoulements laminaires et turbulents
Chapitre 7 : écoulements en charge
- Notebooks jupyter (chap. 5 : hydraulique à surface libre) : voir la page github (script de résolution de l’équation de la courbe de remous) ainsi que la page github consacrée aux équations de Saint-Venant.
- calcul des surfaces infinitésimales (exercices sur les forces de pression, chap. 3)
- description eulérienne (chap. 4)
- principes de conservation (chap. 4)
- principes de conservation à l’aide des volumes de contrôle (chap. 4)
- pertes de charge en hydraulique (chap. 5)
- calcul de la courbe de remous (chap. 5) : les principes
- calcul de la courbe de remous (chap. 5) : le calcul
- équation du ressaut (chap. 5)
- équation du ressaut et méthode de la courbe conjuguée (chap. 5)
- calcul à l’aide de matlab (chap. 5). Script matlab.
- calcul à l’aide de mathematica (chap. 5). Script mathematica.
- calcul approché de la hauteur normale à l’aide d’un développement limité (chap. 5).
- expérience de Newton : résolution des équations de Navier-Stokes (chap. 6)
- décomposition de Reynolds (chap. 6)
- équations moyennées de Navier-Stokes (chap. 6)
- équations de fermeture (chap. 6)
- exemple : écoulement turbulent dans un canal (chap. 6)
L’évaluation des étudiants se fait sur la base d’un examen.
Examens écrits des sessions précédentes en mécanique des fluides (2010 à 2022)
Note : de 2010 à 2014, il y a eu un examen intermédiaire et un examen final. De 2015 à 2019, il y a deux examens intermédiaires et un examen final. Depuis 2020, on est passé à un seul examen final, sauf en 2021 (à cause de la covid) où il y a eu un projet à faire à la maison et un examen en juin.
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année académique 2023-24 : Examen final (corrigé en ligne)
année académique 2022-23 : Examen final (corrigé en ligne)
année académique 2021-22 : Examen final (corrigé en ligne)
année académique 2020-21 : examen partiel (projet à rendre) (corrigé en ligne). Examen final (corrigé en ligne)
année académique 2019-20 : examen final (déplacé en août pour cause de covid) (corrigé en ligne).
année académique 2018-19 : 1er examen intermédiaire (corrigé en ligne). 2e examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (corrigé en ligne).
année académique 2017-18 : 1er examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). 2e examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (corrigé en ligne).
année académique 2016-17 : 1er examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). 2e examen intermédiaire (addendum ; vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (corrigé en ligne).
année académique 2015-16 : 1er examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). 2e examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (corrigé en ligne).
année académique 2014-15 : 1er examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). 2ème examen intermédiaire (corrigé en ligne). examen final (juin) (corrigé en ligne).
année académique 2013-14 : examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne).
année académique 2012-13 : examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne).
année académique 2011-12 : examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne).
année académique 2010-11 : examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne).
année académique 2009-10 : examen intermédiaire (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne). examen final (juin) (vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne).
Examens écrits des sessions précédentes en mécanique des fluides (2005 à 2009)
Note : jusqu’en 2008, le cours de mécanique des fluides se déroulait sur deux semestres avec une première partie consacrée à l’hydrodynamique durant le semestre d’automne et une seconde partie centrée sur l’hydraulique durant le semestre de printemps. Depuis le printemps 2008, il n’y a plus qu’un seul cours couvrant une partie des programmes de mécanique des fluides des années antérieures.
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année académique 2008-09. Vous pouvez aussi consulter le corrigé en ligne ;
année académique 2007-08 ;
année académique 2006-07 (mécanique des fluides 1) ;
année académique 2006-07 (mécanique des fluides 2) ;
année académique 2005-06 (mécanique des fluides 1) ;
année académique 2005-06 (mécanique des fluides 2) ;
année académique 2004-05 (mécanique des fluides 1) ;
année académique 2004-05 (mécanique des fluides 2) ;
Il existe à la bibliothèque centrale plusieurs livres d’exercices corrigés, dont notamment :
- « Hydrodynamique » par Graf et Altinakar, PPUR (cela a été le support du cours jusqu’en 2002). Pour la fin du cours, il faut se référer au tome 1 « Hydraulique fluviale » par les mêmes auteurs ;
- « Recueil d’exercices corrigés avec rappels de cours » par Raymond Comolet et Jacques Bonnin (Masson, Paris) ;
Je conseille également la lecture ou le parcours des livres suivants :
- Etienne Guyon, Jean-Pierre Hulin, et Luc Petit : « Ce que disent les fluides » (Belin, Paris, 2005) : un excellent ouvrage qui présente une multitude de phénomènes physiques dans les fluides et les explique simplement. Par les mêmes auteurs, le livre « hydrodynamique physique » (edp sciences) est tout aussi recommandable ;
- Yves Corboz : « Météorologie : 100 expériences pour comprendre les phénomènes météo » (Belin, Paris, 2008) : un livre remarquable, très bien illustré et présentant une multitude d’expériences pour mieux comprendre la dynamique de l’atmosphère.
- MOOC : à partir du printemps 2014, il est possible de s’inscrire au MOOC « mécanique des fluides » donné conjointement par le STI/LMFI (Prof. François Gallaire) et le LHE. Voir sur la plateforme EdX pour le contenu du cours et les inscriptions. Attention : ce cours représente 7 semaines et non les 14 du cours donné ex cathedra à l’EPFL. Il présente une partie du contenu du cours « introduction à la mécanique des fluides » et va un peu plus loin sur certains points (tension de surface et cinématique). Ce MOOC ne remplace donc pas le cours actuel. Accès aux films hebdomadaires du MOOC :
- Expérience en ligne : effet d’un obstacle sur un écoulement.
- Travaux pratiques : Travaux pratiques : à venir… un jour… enfin, peut-être.
- cours de mécanique des fluides du prof. G.H. Girka à l’université de Kalrsruhe (en anglais)
- cours du prof. C.C. Mei au MIT (en anglais)
- site sponsorisé par Cambridge University Press et consacré à la mécanique des fluides (en anglais)