Mécanique des fluides

ISBN9782553011351 EditeurPresses internationales Polytechnique pages456 Parution2003-10-31
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Quatrième de couverture

Cet ouvrage est destiné aux étudiants de premier cycle en génie mécanique qui suivent un cours d'introduction à la mécanique des fluides. Il peut être utile également aux étudiants d'autres branches du génie et aux praticiens qui désirent se familiariser avec les bases de cette discipline ou bien rafraîchir leurs connaissances.

Il présente les notions essentielles de la statique, de la cinématique et de la dynamique des fluides. Le volume couvre l'hydrostatique, les lignes de courant, la continuité, les écoulements à potentiel, les équations de la quantité de mouvement sous forme intégrale, les équations d.Euler et de Navier-Stokes, l'analyse dimensionnelle, les écoulements compressibles, les couches limites laminaires et finalement les problèmes d'hydraulique.

Les auteurs ont rédigé ce manuel avec le souci pédagogique de faire alterner du début à la fin l'exposé d'un aspect de la théorie avec la présentation de nombreux exemples résolus, à l'instar des ouvrages nord-américains, tout en gardant le texte concis.

Le lecteur pourra par ailleurs vérifier ses connaissances à l,aide d'une liste de problèmes à la fin de chaque chapitr.

AUTEURS

Ion Paraschivoiu, professeur titulaire au Département de génie mécanique de l'École Polytechnique de Montréal, détient un Ph. D. en aérodynamique qu'il a obtenu sous la direction de l'aérodynamicien européen Elie Carofoli. Titulaire de la chaire J.-A. Bombardier en aéronautique de l'École Polytechnique de Montréal, il est également un expert international dans l'aérodynamique des turbines à vent. Ses recherches portent sur le givrage des avions, l'optimisation des profits et le calcul de la traînée.

Michel Prud'homme, professeur titulaire au Département de génie mécanique de l'École Polytechnique de Montréal, détient un Ph. D. en mécanique des fluides de l'université de Californie à Irvine. Ses recherches portent sur la stabilité des écoulements inverses en transfert de chaleur avec convection et diffusion massique.

Luc Robillard, professeur titulaire au Département de génie mécanique de l'École Polytehcnique de Montréal, détient une maîtrise en hydraulique du Massachusetts Institute of Technology et un D. Sc. en mécanique des fluides de l'Université Laval. Ses recherches portent sur le transfert de chaleur en milieu fluide.

Patrick Vasseur, professeur titulaire au Département de génie mécanique de l'École Polytechnique de Montréal, détient un doctorat en mécanique des fluides de l'Université McGill. Ses recherches portent sur le transfert de chaleur en milieu fluide.

Argumentaire

CLIENTÈLE CIBLE
Ce livre constitue une base à la fois théorique et pratique relative aux phénomènes associés à la mécanique des fluides. Il s'adresse de façon générale à tous les étudiants en génie devant posséder une formation de base dans ce domaine. Il peut également servir par la suite comme texte de référence pour les ingénieurs.

BESOIN
La mécanique des fluides est une discipline aux applications nombreuses dans des domaines variés comme l'hydraulique, l'aéronautique, l'océanographie ou les sciences atmosphériques. Le parcours proposé dans ce livre vise à fournir les éléments nécessaires à une formation de base permettant d'aborder les problèmes de plus en plus complexes que l'on rencontre dans ces domaines spécifiques.

TRAITEMENT DU SUJET
La notion de continuum est à la base de l'approche développée dans cet ouvrage. Le cheminement général procède d'équilibres simples de forces comme en hydrostatique à des situations plus complexes ou des forces d'inertie, les contraintes internes et les contraintes de Reynolds sont prises en compte. Ce cheminement n'est pas seulement théorique mais contient des applications nombreuses sous forme de problèmes résolus, chaque chapitre se terminant par une série de problèmes suggérés. La majeure partie des applications concerne les écoulements incompressibles. Un chapitre est toutefois réservé aux écoulements compressibles avec exemples d'applications appropriés.
Chapitre 1 - Notions générales sur les fluides
Distinction entre solide, liquide et gaz. Viscosité. Définitions et propriétés des fluides. Tension superficielle et capillarité. Problèmes. Liste des symboles. Sources.

Chapitre 2 - Statique des fluides
Définition de la pression. Répartition de la pression au sein d'un fluide au repos. Mesure des pressions. Action des forces de pression sur une paroi. Équations fondamentales de la statique des fluides. Problèmes. Liste des symboles. Sources.

Chapitre 3 - Cinématique des fluides
Notions générales. Variables de Lagrange et variables d'Euler. Trajectoires, lignes de courant, tubes de courant et lignes d'émission. Divers modes d'écoulement d'un fluide. Vitesse et accélération. Étude de la répartition des vitesses. Équation de continuité. Écoulements plans, irrotationnels et stationnaires de fluide parfait incompressible. Circulation de vitesses (théorème de Thomson ou de Kelvin). Exemples d'écoulements élémentaires. Écoulement autour d'un cercle. Écoulements de révolution. Notions sur les applications des variables complexes à l'écoulement à potentiel. Notions sur les transformations conformes des écoulements plans irrotationnels. Écoulement à trois dimensions. Problèmes et solutions. Problèmes. Liste des symboles. Sources.

Chapitre 4 - Dynamique des fluides
Théorème de Reynolds. Équation de la quantité de mouvement pour un fluide idéal. Équations d'Euler. Équation de Bernoulli. Équation de la quantité de mouvement pour un fluide réel. Équation de Navier-Stokes. Problèmes. Annexes. Liste des symboles. Sources.

Chapitre 5 - Analyse dimensionnelle et similitude
Introduction. Dimensions des variables en mécanique des fluides. Nombres sans dimensions en mécanique des fluides. Différentes formes de similitude. Résultats de la similitude. Similitude restreinte. Lois de modèles. Similitude et analyse dimensionnelle. Théorème de Buckingham (ou théorème de P). Étapes d'une analyse dimensionnelle. Problèmes. Liste des symboles. Sources.

Chapitre 6 - Couches limites laminaires
Couche limite. Équation de la couche limite stationnaire et incompressible. Solution de Blasius pour une plaque. Familles de solutions de Falkner-Skan. Équation intégrale de Von Kàmàn. Méthode de Kàrmàn-Pohlhausen. Problèmes. Liste des symboles. Sources.

Chapitre 7 - Problèmes relatifs à l'hydraulique
Écoulement laminaire dans les conduites. Calcul du débit (formule de Poiseuille). Analyse des régimes d'écoulement. Diagramme de Moody. Écoulements dans les canaux. Notions sur le coup de bélier. Problèmes. Liste des symboles. Sources.

Chapitre 8 - Écoulements compressibles
Introduction. Écoulements isentropiques. Onde de choc normale. Écoulement supersonique bidimensionnel et ondes de choc obliques. Compression supersonique et détente de Prandtl-Meyer. Problèmes.Liste des symboles. Sources.

ANNEXE A - Alphabet grec, préfixes du SI, unités et facteurs de conversion
ANNEXE B - Propriétés physiques de l'eau, pression de vapeur, gravité spécifique et valeurs de la constante des gaz
ANNEXE C - Moments d'inertie de corps simples
ANNEXE D - Équations de Navier-Stokes

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