Responsable(s)
et Coordonnées:Crédits ECTS : Durée:
Mots clés : Pré requis:
NIVEAUX DESCRIPTION et verbes opérationnels
Connaître
Comprendre
Appliquer
Analyser
synthétiser
objectif général:
programmes et contenus:
COMPETENCES:
Evaluer
- Rappels des équations de la mécanique des fluides :
Equations de conservation de la masse et de quantité de mouvement.
Rappels lois de comportement d'un fluide parfait et d'un fluide newtonien Bilan d'énergie totale et d'énergie cinétique
-Ecoulements aux faibles nombres de Reynolds :
Propriétés générales, écoulement quasi parallèles, lubrification, application au mouvement d'une sphère à vitesse uniforme dans un fluide , loi de Darcy
- Ecoulements où la viscosité est négligeable :
Ecoulements irrotationnels, effet Coanda, force exercée par un fluide sur un obstacle dans le cas d'un écoulement potentiel
- Dynamique de la vorticité :
Dynamique de la circulation de la vitesse, théorème de Kelvin, équation de transport de la vorticité, sources de vorticité dans un écoulement, exemples de dynamique de lignes de vorticité
- Couches limites laminaires :
Couche limite sur une plaque plane, décollement d'une couche limite 2
Mécanique des fluides, écoulements laminaires
21 heures
Mécanique des milieux continus, thermodynamiqueHervé COMBEAU, Professeur herve.combeau@univ-lorraine.fr
S7
Les équations de bilan local et global de masse, de quantité de mouvement et d'énergie en régime laminaire.
Le rôle des différents termes dans les équations de bilan. Les concepts de viscosité, inertie, diffusion, perte de charge, dissipation visqueuse, vorticité, couches limites.
savoir appliquer les concepts vus en cours à des cas pratiques comme : propulsion par réaction, hélice, éolienne, écoulement autour d'un obstacle, écoulement prés d'une paroi
Savoir dégager d'un problème réel les phénomènes élémentaires mis en jeu et pouvoir a minima trouver les ordre de grandeur de ces phénomènes et le type de modèle qui pourra apporter une solution.
Dynamique des fluides
Responsable(s)p
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Crédits ECTS : Durée:
Mots clés : Pré requis:
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Objectifs pédagogiques
La modélisation mathématique et la simulation numérique sont aujourd’hui des voies privilégiées pour l’analyse et l’aide à la décision dans le secteur de l’énergie et des procédés.
Cet enseignement a pour objectif d’apporter une compréhension et une bonne maitrise de la simulation, afin que l’étudiant puisse à l’avenir être un exploitant averti des codes numériques.
Ce cours est consacré au développement de modèles de simulation des phénomènes de transport suivant la méthode des volumes finis. Elle s’accorde naturellement très bien avec le module Phénomènes de Transports, puisque la technique numérique est dédiée à la résolution des Equations aux Dérivées Partielles présentées en début de S3.
Si la démarche et les concepts sont présentés en salle, une large place est faite à l’usage de l’ordinateur en travaux dirigés, avec le développement progressif d’un programme de simulation sur une étude de cas emprunté au domaine d’activité Energie-Procédé-Environnement.
Contenu - Programme
• Présentation du cours / Démarche de modélisation - simulation - Formulation générale des équations convecto-diffusives
- Notion de différentiation – Présentation de l’étude de cas
• Simulation des transports diffusifs en régime permanent - Architecture de programmes aux volumes finis
- Notions de programmation, édition et compilation
• Simulation des transports diffusifs en régime permanent « suite » - Algorithmes de résolution numérique itérative
• Simulation des transports diffusifs en régime transitoire - Cahier des charges pour le rapport de mini-projet
• Calcul des bilans globaux - Linéarisation des termes sources
• Simulation des transports convecto-diffusifs - Schémas de discrétisation simples et avancés Mode d’évaluation :
test de contrôle de connaissances et étude de cas (résultats du programme informatique)
Références
Un polycopié de cours et des abrégés d’usage de langage de programmation et du système d’exploitation Linux.
2
Simulation des phénomènes de transport
21 heures
AucunJean-Pierre BELLOT, Professeur; Fabrice PATISSON, Professeur jean-pierre.bellot@univ-lorraine.fr; fabrice.patisson@univ-lorraine.fr
Simulation des phénomènes de transport S7
SP133 - 6ICP173
✔ ✔ ✔
apporter une compréhension et une bonne maitrise de la simulation numérique
> PARCOURS INGENIERIE ENERGETIQUE ET ENVIRONNEMENTALE DES SYSTEMES INDUSTRIELS
Responsable(s) et Coordonnées:
Crédits ECTS : Durée:
Mots clés :
Pré requis:
NIVEAUX DESCRIPTION et verbes opérationnels
Connaître
Comprendre
Appliquer
Analyser
synthétiser
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Evaluer
Ce cours constitue la suite du module dynamique des fluides. Il s’agit d’introduire la notion d’écoulement
turbulent et les concepts de base de la turbulence. Le modèle k-e encore très employé dans l’industrie est présenté de façon à permettre à l’étudiant d’aborder ensuite des aspects modélisation.
- Caractéristiques des écoulements turbulents
Transition vers la turbulence, caractéristiques aléatoires des grandeurs spatio-temporelles, conséquence de la turbulence.
- Modèles semis-empiriques de la turbulence
Approche statistique, approche semi-empirique, modèle k-e•
- Application à des cas simples - Couche limite turbulente - Ecoulements autour d’obstacles
Décollement de couche limite. Définition et calcul des forces de traînée et de portance. Effets de la turbulence sur les forces de traînée et de portance.
2
Mécanique des fluides, turbulence
21 heures
Connaissance des écoulements laminairesHervé COMBEAU
herve.combeau@univ-lorraine.fr
S7
Les critères permettant de savoir si l'écoulement est turbulent, les modèles basés sur les approches de type RANS et leurs fermetures.
Les raisons du passage en régime turbulent d'un écoulement et ses répercussions sur les propriétés de cet écoulement.
Aux écoulements près d'une paroi, couches limites, jets, écoulements autour d'obstacles.
Savoir modéliser et analyser un écoulement.
Turbulence SP134 - 6ICP174
Apporter les connaissances sur les écoulements de type turbulent.
> PARCOURS IN GENIERIE ENER GETIQUE ET ENVIRONNEMENTALE DES SYSTEMES INDUSTRIELS
Responsable(s)p
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Crédits ECTS : Durée:
Mots clés : Pré requis:
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Les objectifs de ce cours sont d’illustrer les couplages entre énergie, procédés et environnement, de donner des outils conceptuels à l’ingénieur pour dimensionner des réacteurs et en dresser les bilans matières et énergétique.
Ce module représente ainsi le lien méthodologique entre les cours SP131 “Phénomènes de transport” et SP 145
“Evaluation des impacts environnementaux”. Après avoir introduit l’approche systémique en génie des procédés, on déclinera l’usage de celle-ci pour prédire le fonctionnement des réacteurs et des échangeurs utilisés pour la production d’énergie et dans l’industrie, en prélude au calcul de leurs impacts environnementaux.
Plan : – Présentation du cours. Objectifs. Analyse systémique. Classification des réacteurs. Les procédés industriels gros consommateurs d’énergie et/ou gros émetteurs de CO2 : exemples. – Les réacteurs idéaux. (1) Rappels de cinétique. Bilans de matière dans un réacteur fermé en régime transitoire. (2) Bilans de matière dans les réacteurs parfaitement agité et piston en régime permanent. Association de réacteurs. (3) Bilans d’énergie dans les réacteurs idéaux. – Les échangeurs. (1) Transfert entre phases. Théorie simplifiée des échangeurs de matière, fermés et ouverts. (2) Transferts simultanés de matière et de chaleur. Opérations de l’air humide.
Conférence associée au cours: Les procédés de capture du CO2 pour la production d'énergie et l'industrie.
2
approche systémique, réacteur, échangeur, génie des procédés, cinétique, transfert
21 heures
SP131
PATISSON Fabrice, Professeur fabrice.patisson@univ-lorraine.fr
S8
Définir l'approche systémique appliquée au génie des procédés. Identifier réacteurs et échangeurs.
Exprimer les lois cinétiques.
Expliquer le fonctionnement des réacteurs idéaux. Saisir l'intérêt de l'approche systémique en tant qu'approche simplificatrice pour modéliser les procédés industriels.
Appliquer les bilans de matière et d'énergie (SP131) à des objets nouveaux. Résoudre des problémes industriels très simplifiés. Dimensionner un réacteur ou un échangeur.
Modéliser un problème industriel. Associer entre eux des réacteurs. Coupler les échanges de chaleur et de masse.