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Séance de cours

Hele-Shaw: Hydrodynamique

Dans cours

ME-444: Hydrodynamics

Nondimensionalized Navier-Stokes equations result in a great variety of models (Stokes, Lubrication, Euler, Potential) depending on the Reynolds number. The concept of boundary layer enables us then to identify the different components of the hydrodynamic ...

Description

Cette séance de cours couvre les bases de l'hydrodynamique, en se concentrant sur le flux Hele-Shaw. Les sujets abordés incluent les conditions limites, le flux de Stokes, le flux rampant, la force de traînée, le flux autour d'une sphère et le flux le long d'un disque. La séance de cours traite également du régime Holmboe, des ondes Holmboe confinées et de la structure tridimensionnelle du flux. L'instructeur explore les équations régissant le flux dans une cellule de Hele-Shaw et les implications des effets inertiels dans le flux. De plus, la séance de cours explore le paradoxe d'Oseen, les équations de Stokes et la limite potentielle des équations de Stokes. Différents états d'écoulement tels que l'écoulement laminaire, l'état d'onde cohérent et la turbulence sont analysés.

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Enseignant·e

François Gallaire

Né le 26 février 1975, François Gallaire obtient, en 1998, le diplôme dingénieur de lEcole Polytechnique à Paris et, en 1999, un master en « Physique des liquides » à lUniversité Pierre et Marie Curie, toujours à Paris. Il rejoint ensuite le Laboratoire dhydrodynamique (LadHyX) à lEcole polytechnique où il soutient, en 2003, une thèse sur le thème des instabilités des jets tournants et sur le contrôle de léclatement tourbillonnaire sous la direction de Jean-Marrc Chomaz. En 2003, il est nommé chargé de recherche au CNRS au Laboratoire J.A. Dieudonné de lUniversité de Nice Sophia-Antipolis.En 2009, il rejoint l'EPFL pour y fonder le laboratoire des mécanique des fluides et instabilités (LFMI). Ses recherches se concentrent sur létude des propriétés fondamentales de stabilité des écoulements de fluides et sont guidées par les applications réelles, en particulier le contrôle des écoulements. Récemment, il a réalisé dimportantes contributions dans les domaines de la micro-fluidique (lanalyse de la manipulation par laser dune goutte dans un micro-canal) et la dynamique des bio-fluides (le descriptif mécanique de lanévrisme de laorte abdominale).

Source officielle

Concepts associés (32)

Écoulement de Stokes

Un écoulement de Stokes (ou écoulement rampant) caractérise un fluide visqueux qui s'écoule lentement en un lieu étroit ou autour d'un petit objet, dont les effets visqueux dominent alors sur les effets inertiels. On parle parfois de fluide de Stokes par opposition à fluide parfait. Il est en effet régi par une version simplifiée de l'équation de Navier-Stokes, léquation de Stokes, dans laquelle les termes inertiels sont absents.

Stokes' paradox

In the science of fluid flow, Stokes' paradox is the phenomenon that there can be no creeping flow of a fluid around a disk in two dimensions; or, equivalently, the fact there is no non-trivial steady-state solution for the Stokes equations around an infinitely long cylinder. This is opposed to the 3-dimensional case, where Stokes' method provides a solution to the problem of flow around a sphere. The velocity vector of the fluid may be written in terms of the stream function as The stream function in a Stokes flow problem, satisfies the biharmonic equation.

Écoulement laminaire

En mécanique des fluides, l'écoulement laminaire est le mode d'écoulement d'un fluide où l'ensemble du fluide s'écoule plus ou moins dans la même direction, sans que les différences locales se contrarient (par opposition au régime turbulent, fait de tourbillons qui se contrarient mutuellement). L'écoulement laminaire est généralement celui qui est recherché lorsqu'on veut faire circuler un fluide dans un tuyau (car il crée moins de pertes de charge), ou faire voler un avion (car il est plus stable, et prévisible par les équations).

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.

Équations de Navier-Stokes

thumb|Léonard de Vinci : écoulement dans une fontaine En mécanique des fluides, les équations de Navier-Stokes sont des équations aux dérivées partielles non linéaires qui décrivent le mouvement des fluides newtoniens (donc des gaz et de la majeure partie des liquides). La résolution de ces équations modélisant un fluide comme un milieu continu à une seule phase est difficile, et l'existence mathématique de solutions des équations de Navier-Stokes n'est pas démontrée.

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Séances de cours associées (39)

Mécanique des fluides : fondements et applications

Couvre les fondements de la mécanique des fluides, en se concentrant sur les descriptions et les solutions de problèmes d'écoulement.

Mécanique des fluides en biomécanique

Introduit la mécanique des fluides en biomécanique, couvrant la description eulérienne, la conservation de l'élan, les équations Navier-Stokes et les simulations pratiques.

Flux visqueux : équations et solutions

Explore les équations et les solutions pour l'écoulement visqueux, y compris les relations contrainte-déformation, les équations de Navier-Stokes et les cas simples d'écoulement des fluides.

Dynamique des fluides : lois et équations de conservation différentielles

Couvre l'approche différentielle de la dynamique des fluides, en se concentrant sur les lois de conservation et le tenseur de stress de Cauchy.

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