Éléments de turbulence

ISBN9782553014079 EditeurPresses internationales Polytechnique pages256 Parution2006-12-04
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Quatrième de couverture

L'étude de la turbulence constitue sans aucun doute la branche la plus complexe de la mécanique des fluides. L'ouvrage Éléments de turbulence propose un exposé complet du sujet tout en étant concis. Il vise à combler une lacune en présentant dans un texte unifié un ensemble de concepts et d'équations que l'on trouve épars dans des traités ou des articles de périodique souvent inaccessibles pour les non-spécialistes.

Le livre s'adresse en premier lieu aux étudiants des cycles supérieurs qui abordent cette discipline après avoir suivi un premier cours de mécanique des fluides. Les ingénieurs praticiens désirant parfaire leurs connaissances y trouveront également une source de renseignements très utile.

Dans les deux premiers chapitres, l'auteur se penche sur la transition vers la turbulence, les échelles, l'approche statistique et les hypothèses de fermeture courantes. Les chapitres suivants traitent des solutions de similitude classiques des équations de transport en conduite et en écoulement libre, du raccordement des profils entre les régions de la paroi et du défaut de vitesse, de la turbulence homogène, de l'approche spectrale et des méthodes expérimentales. Outre la présentation théorique, l'ouvrage comporte de nombreux graphiques et illustrations, douze exercices et soixante-quatorze
problèmes.

AUTEUR
Michel Prud'homme est diplômé de l'École Polytechnique de Montréal. Il a obtenu un doctorat en modélisation de la turbulence à la University of California à Irvine, aux États-Unis. Après un stage post-doctoral à la University of Cambridge, en Grande-Bretagne, il a rejoint les rangs du Département de génie mécanique de l'École Polytechnique de Montréal, où il est aujourd'hui professeur titulaire. Ses activités de recherche couvrent les problèmes inverses en transfert de chaleur avec convection et diffusion massique, la stabilité des écoulements en convection naturelle et les simulations numériques.

Argumentaire

CLIENTÈLE CIBLE
L'étude de la turbulence constitue sans aucun doute la discipline la plus complexe de la mécanique des fluides. En effet, dans un écoulement turbulent, les champs de vitesse et de pression sont soumis à des fluctuations à caractère aléatoire dans le temps et dans l'espace. Or ce domaine d'étude prend tout son intérêt quand on sait que pour les fluides les plus communs sur Terre, l'eau et l'air, c'est le régime turbulent qui correspond à l'état normal des choses, alors que l'écoulement laminaire constitue l'exception.

Éléments de turbulence propose, en manuel de base, un exposé complet, mais concis. La théorie y est appuyée par des démonstrations détaillées et des exercices résolus. Le lecteur est aussi introduit aux modélisations classiques et aux méthodes expérimentales.

ORIGINALITÉ
Éléments de turbulence est le premier ouvrage en français qui aborde le sujet de la turbulence dans une optique didactique. C'est aussi le seul manuel général en la matière qui collige et synthétise des notions, équations et résultats bien établis, mais disséminés dans des traités très spécialisés ou des articles scientifiques inaccessibles aux profanes. Le livre est donc novateur à plus d'un titre.
Avant-propos

Sources des figures

Liste des principaux symboles

Chapitre 1 - Introduction à la turbulence
Tour d'horizon, concepts généraux. Notions de valeurs moyennes et de fluctuations. Échelles caractéristiques de la turbulence.

Chapitre 2 - Équations fondamentales
Équation de continuité. Équation de Navier-Stokes moyenne. Équation de transport du tenseur de Reynolds. Modèles algébriques et longueur de mélange. Modèles à deux équations, modèle k-(alpha). Transport d'un scalaire.

Chapitre 3 - Écoulement pleinement développé en conduite
Écoulement de Couette. Écoulement de Poiseuille plan. Écoulement de Poiseuille dans un tube. Région de la paroi et région du défaut de vitesse. Développement des solutions de l'écoulement de Poiseuille. Coefficient de frottement pour parois lisses et rugueuses.

Chapitre 4 - Écoulements non confinés
Couche limite : définitions et concepts fondamentaux. Équations de couche limite sur une surface courbe. Développement des solutions de la couche limite. Sillage plan. Jet turbulent. Couche de mélange.

Chapitre 5 - Turbulence homogène et isotrope
Tenseur de corrélation à deux points dans un écoulement homogène. Cinématique de la turbulence homogène et isotrope. Dynamique de la turbulence homogène et isotrope. Résultats expérimentaux
et applications à la modélisation.

Chapitre 6 - Techniques de mesure en turbulence
Anémométrie à fil chaud. Anémométrie laser. Vélocimétrie à images.

Annexe A - Notation tensorielle

Annexe B - Paramètres et formules pour l'analyse de perturbations de la couche limite

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