2021-2022
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archivé
L’étudiante ou l’étudiant aura acquis des notions de base intervenant dans la modélisation des écoulements internes avec transferts de chaleur et de travail et sera capable de :
- Connaitre les hypothèses utilisées pour établir le bilan d’énergie totale intégré sur un volume de contrôle géométrique fixe non matériel : expression du tenseur des contraintes d’un fluide newtonien, approximation d’écoulement quasi-uniforme, termes négligés dans le bilan.
- Utiliser le bilan d’énergie totale pour modéliser un composant d’un circuit fluide où ont lieu des échanges de travail ou de chaleur avec l’extérieur. Faire le lien avec l’enthalpie et utiliser des tables thermodynamiques.
- Utiliser le bilan d’énergie mécanique ou relation de Bernoulli généralisée pour déterminer les puissances récupérables sur des turbines ou les besoins d’apport d’énergie par des pompes.
- Connaitre quelques mécanismes à l’origine de dissipation d’énergie mécanique (travail des efforts internes) : friction visqueuse sur des parois, pertes d’énergie cinétique par mélange.
- Utiliser le bilan de quantité de mouvement intégré sur une section de tuyau pour déterminer le gradient de pression dans un écoulement interne.
- Traiter des problèmes simples de thermohydraulique en couplant bilan d’énergie totale, bilan de quantité de mouvement et bilan de masse.
- Rappels :bilans sur volumes de contrôle ouverts (théorême de transport, conservation de la masse, de l’énergie totale et de la quantité de mouvement d’un système matériel).
- Hypothèses de l’écoulement quasi-uniforme, bilan enthalpique en régime permanent, bilan d’énergie mécanique (différence entre théorême de Bernoulli et relation de Bernoulli généralisée), bilan d’énergie interne. Principaux mécanismes de dissipation d’énergie mécanique.
- Rappels sur les propriétés thermodynamiques des fluides divariants, tables thermodynamiques, changement de phase.
- Exercices sur les bilans énergétiques (réacteur nucléaire, barrage hydraulique, ventilateur, pompe hydraulique avec dissipation d’énergie mécanique en énergie interne).
- Bilan 1D de quantité de mouvement en conduite de section lentement variable, gradients de pression hydrostatique, par accélération et par friction. Bilan 1D d’énergie en conduite de section lentement variable avec transfert thermique.
- Exercice sur les bilans 1D : caractéristique interne d’un écoulement d’eau en tube vertical chauffé avec changement de phase.
- Introduction au langage Modelica et tutoriel sous openModelica : déclaration de connecteurs, écriture d’un modèle simple de tuyau et de conditions aux limites.
- TP/projet sous openModelica : développement de modèles de réservoirs ouverts/fermés, application à un système de thermosiphon ou à un réseau de pompage.