Séance de cours

Dynamique des fluides : équations et état

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Dans cours

PHYS-108: Physique générale : fluides et électromagnétisme

Le cours couvre deux grands chapitres de la physique: l'étude des fluides et l'électromagnétisme. Une introduction aux ondes est également faite pour pouvoir étudier les solutions des équations de l'hydrodynamique et des équations de Maxwell. ...

Description

Cette séance de cours couvre l'argument énergétique et l'analogie mécanique en dynamique des fluides, expliquant la détermination des forces sur les objets et l'équation de continuité. Il se penche sur l'équilibre non linéaire de l'élan, l'indice d'adiabaticité et l'équation d'état pour les fluides parfaits. L'instructeur discute des implications des fluides incompressibles, du système d'équations et des conditions des éléments fluides. La séance de cours se termine par des exemples illustrant l'application des concepts abordés.

Enseignant·e

Christian Gabriel Theiler

Christian Theiler obtained his Master’s degree in physics from ETH Zurich in 2007 and his PhD from EPFL in 2011. He then joined MIT as a postdoctoral associate to work on the Alcator C-Mod tokamak. In 2014, he returned to EPFL as a EUROfusion fellow, to join the TCV tokamak team. Two years later, he was named Tenure Track Assistant Professor in Plasma Physics at EPFL. Christian’s research focuses on tokamak boundary physics and related diagnostic techniques. He has contributed to the understanding of the formation, propagation, and control of turbulent plasma structures, called blobs, and gained new insights on the structure of transport barriers in the plasma periphery in different high-confinement regimes. His current research focuses on detachment physics and turbulence characteristics in conventional and alternative divertor magnetic geometries.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Mécanique (science): Mécanique des fluides

Concepts associés (32)

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.

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.

Fluide incompressible

Un fluide incompressible est un fluide dont le volume est considéré comme constant quelle que soit la pression qu'il subit, tout fluide étant en réalité sensible à la pression. Par nature, tous les fluides sont compressibles, certains plus que d'autres, et en phase gazeuse considérablement plus qu'en phase liquide. La compressibilité d'un fluide mesure la variation de volume d'une certaine quantité de ce fluide lorsqu'il est soumis à une pression extérieure.

Fluide newtonien

On appelle fluide newtonien (en hommage à Isaac Newton) un fluide dont la loi contrainte – vitesse de déformation est linéaire. La constante de proportionnalité est appelée viscosité. Viscosité L’équation décrivant le « comportement newtonien » en description eulérienne est : où : est la contrainte de cisaillement exercée par le fluide (à l'origine des forces de traînée), exprimée en Pa ; est la viscosité dynamique du fluide — une constante de proportionnalité caractéristique du matériau, en ; est le gradient de vitesse perpendiculaire à la direction de cisaillement, en s−1.

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Fluide incompressible

Fluide newtonien

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