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Séance de cours

Introduction: Contexte mathématique

Dans cours

EE-536: Physical models for micro and nanosystems

Students will learn simple theoretical models, the theoretical background of finite element modeling as well as its application to modeling charge, mass and heat transport in electronic, fluidic and e

Description

Cette séance de cours présente les bases de la modélisation et de la pensée computationnelle pour les dispositifs micro/nano impliquant des forces électriques et magnétiques, le mouvement des charges, la déformation mécanique, le transfert de chaleur et le mouvement des fluides. Le cours couvre l'analyse vectorielle, le div, la boucle, l'électrostatique, la magnétostatique et la méthode des éléments finis. L'instructeur souligne l'importance de la modélisation de micro/nanosystèmes complexes et explique comment développer des modèles physiques et mathématiques pour comprendre et améliorer la conception et le fonctionnement des appareils.

Enseignant·e

Andras Kis

2015− Associate professor, EPFL, STI, Institute of Electrical Engineering (IEL) and Materials Science and Engineering Institute (IMX) 2008−2015 Tenure-track assistant professor at EPFL, School of Engineering (STI), Institute of Electrical Engineering (IEL) 2004−2007 Postdoctoral researcher at the University of California, Berkeley, Physics Department in the group of Prof. Zettl 2000−2003 PhD student at EPFL, Faculty of basic sciences, Institute of physics of complex matter, group of Prof. Forró 1994−1999 MS, Physics, University of Zagreb, Croatia 1994 Baccalaureate, MIOC (Mathematical and Informational Educational Center) high school

Source officielle

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Dynamique des fluides

La dynamique des fluides (hydrodynamique ou aérodynamique), est l'étude des mouvements des fluides, qu'ils soient liquides ou gazeux. Elle fait partie de la mécanique des fluides avec l'hydrostatique (statique des fluides). La résolution d'un problème de dynamique des fluides demande de calculer diverses propriétés des fluides comme la vitesse, la viscosité, la densité, la pression et la température en tant que fonctions de l'espace et du temps.

Mécanique des fluides

La mécanique des fluides est un domaine de la physique consacré à l’étude du comportement des fluides (liquides, gaz et plasmas) et des forces internes associées. C’est une branche de la mécanique des milieux continus qui modélise la matière à l’aide de particules assez petites pour relever de l’analyse mathématique, mais assez grandes par rapport aux molécules pour être décrites par des fonctions continues. Elle comprend deux sous-domaines : la statique des fluides, qui est l’étude des fluides au repos, et la dynamique des fluides, qui est l’étude des fluides en mouvement.

Analyse vectorielle

L'analyse vectorielle est une branche des mathématiques qui étudie les champs de scalaires et de vecteurs suffisamment réguliers des espaces euclidiens, c'est-à-dire les applications différentiables d'un ouvert d'un espace euclidien à valeurs respectivement dans et dans . Du point de vue du mathématicien, l'analyse vectorielle est donc une branche de la géométrie différentielle. Cette dernière inclut l'analyse tensorielle qui apporte des outils plus puissants et une analyse plus concise entre autres des champs de vecteurs.

Électrostatique

vignette|Billes de polystyrène collées sur la fourrure d'un chat par l'électricité statique. framed|Morceaux de papier attirés par un CD chargé d'électricité statique. vignette|Foudre engendrant un éclair lumineux au-dessus d'Oradea en Roumanie. Lélectrostatique est la branche de la physique qui étudie les phénomènes créés par des charges électriques statiques pour l'observateur. Les lois obtenues peuvent se généraliser à des systèmes variables (quasi-électrostatique) pourvu que la distribution des charges puisse être considérée comme en équilibre à chaque instant.

Transfert thermique

vignette|alt=Autour d'un feu, des mains reçoivent sa chaleur par rayonnement (sur le côté), par convection (au-dessus de ses flammes) et par conduction (à travers un ustensile en métal).|Les modes de transfert thermique ( en anglais pour « rayonnement »). Un transfert thermique, appelé plus communément chaleur, est l'un des modes d'échange d'énergie interne entre deux systèmes, l'autre étant le travail : c'est un transfert d'énergie thermique qui s'effectue hors de l'équilibre thermodynamique.

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