Séance de cours

Conservation de l'énergie dans les écoulements de fluides

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Dans cours

ME-280: Fluid mechanics (for GM)

Basic lecture in fluid mechanics ...

Description

Cette séance de cours explore le concept de conservation de l'énergie dans les écoulements de fluides, en commençant par la première loi de thermodynamique appliquée aux systèmes lagrangien et eulérien. La discussion progresse vers la dérivation de l'équation de l'énergie 1D, qui ressemble à l'équation de Bernoulli, mais comprend des termes supplémentaires liés au transfert de chaleur et au travail. La séance de cours explore ensuite l'application de la conservation de l'énergie dans des scénarios pratiques, tels que l'analyse des pertes dans le pompage de l'eau pour les systèmes de stockage d'énergie. L'instructeur souligne l'importance de comprendre les lois fondamentales de la physique, telles que la conservation de la masse et de l'énergie, dans la résolution des problèmes de mécanique des fluides. La séance de cours se termine par l'introduction de l'analyse différentielle des flux de fluides, en faisant des parallèles avec le processus de dérivation de l'équation de diffusion.

Enseignant·e

Tobias Schneider

Tobias Schneider is an assistant professor in the School of Engineering at EPFL, the Swiss Federal Institute of Technology Lausanne. He received his doctoral degree in theoretical physics in 2007 from the University of Marburg in Germany working on the transition to turbulence in pipe flow. He then joined Harvard University as a postdoctoral fellow. In 2012 Tobias Schneider returned to Europe to establish an independent Max-Planck research group at the Max-Planck Institute for Dynamics and Self-Organization in Goettingen. Since 2014, he is working at EPFL, where he teaches fluid mechanics and heads the 'Emergent Complexity in Physical Systems' laboratory. Tobias Schneider's research is focused on nonlinear mechanics with specific emphasis on spatial turbulent-laminar patterns in fluid flows transitioning to turbulence. His lab combines dynamical systems and pattern-formation theory with large-scale computer simulations. Together with his team, Schneider develops computational tools and continuation methods for studying the bifurcation structure of nonlinear differential equations such as those describing the flow of a fluid. These tools are published as open-source software at channelflow.ch. Publications: Google Scholar

Source officielle

Concepts associés (32)

Loi de conservation

vignette|redresse|Emmy Noether est une mathématicienne allemande dont le théorème explique le lien fondamental entre la symétrie et les lois de conservation. En physique, une loi de conservation exprime qu'une propriété mesurable particulière d'un système physique reste constante au cours de l'évolution de ce système.

Conservation de la masse

La conservation de la masse (ou de Lavoisier) est une loi fondamentale de la chimie et de la physique. Elle indique non seulement qu'au cours de toute expérience, y compris si elle implique une transformation chimique, la masse se conserve, mais aussi que le nombre d'éléments de chaque espèce chimique se conserve (cette loi ne s'applique pas à l'échelle nucléaire : voir défaut de masse). Comme toute loi de conservation elle s'exprime par une équation de conservation.

Théorème de Bernoulli

vignette|Observations à l'aide d'un tube de Venturi illustrant le théorème de Bernoulli En mécanique des fluides, le est un principe de conservation de l'énergie sous certaines hypothèses de l'écoulement, établi en par Daniel Bernoulli. C'est un résultat historique dans le développement de la dynamique des fluides. S’il est initialement utilisé pour des fluides en circulation dans une conduite, il trouve un important champ d'application en aérodynamique.

Thermodynamique

La thermodynamique est la branche de la physique qui traite de la dépendance des propriétés physiques des corps à la température, des phénomènes où interviennent des échanges thermiques, et des transformations de l'énergie entre différentes formes. La thermodynamique peut être abordée selon deux approches différentes et complémentaires : phénoménologique et statistique. La thermodynamique phénoménologique ou classique a été l'objet de nombreuses avancées dès le .

Principes de la thermodynamique

vignette|Entropie d'un corps à 0 K (à gauche) Corps avec une température supérieur à 0 K (à droite) Les principes de la thermodynamique sont les principales lois (principes en fait, car non démontrés) qui régissent la thermodynamique : premier principe de la thermodynamique : principe de conservation de l'énergie ; introduction de la fonction énergie interne, U ; deuxième principe de la thermodynamique : principe d'évolution ; création d'entropie, S ; troisième principe de la thermodynamique ou principe de N

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Séances de cours associées (64)

Lois sur la conservation et équation de Bernoulli

Couvre les lois de conservation dans la dynamique des fluides, y compris l'effet Venturi et l'équation Bernoulli.

Mécanique des fluides : contrôle du volume et économie d’énergie

Discute de l'approche du volume de contrôle en mécanique des fluides, en se concentrant sur les lois de conservation et leurs applications.

Mécanique des fluides : approche du volume de contrôle

Introduit des outils puissants pour analyser les problèmes de mécanique des fluides, en mettant l'accent sur la conservation de masse, la deuxième loi de Newton et l'équation de continuité.

Conservation de l'énergie: la première loi de la thermodynamique

Couvre la première loi de la thermodynamique, en se concentrant sur la conservation de l'énergie et ses implications dans la dynamique des fluides.

Instructions d'examen: raisonnement clair et unités

Couvre les instructions d'examen mettant l'accent sur le raisonnement clair et les unités dans les réponses, en mettant l'accent sur la thermodynamique.

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