Gasdynamics and reacting flows

Enseignants

Papalexandris Miltiadis;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

Les étudiants doivent avoir maîtrisé les bases de la thermodynamique, telles que couvertes dans les cours LMECA1855 ou LPHYS1343, ainsi que les bases de la mécanique des fluides telles que couvertes dans les cours LMECA1321 ou LPHY1213.

Thèmes abordés

• Equations de continuité pour un fluide compressible.
• Ecoulements compressibles instationnaires à une dimension
• Ecoulements compressibles stationnaires à deux dimensions
• Combustion supersonique ' détonations
• Combustion subsonique ' déflagrations
• Explosions
• Introduction aux écoulements compressibles multiphasiques

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	Eu égard au référentiel AA du programme « Master ingénieur civil mécaniciens », ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants : AA1.1, AA1.2, AA1.3 AA2.2,AA2.4, AA2.5 AA3.2, AA3.3 AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4.4 AA5.1, AA5.4, AA5.6 AA6.1, AA6.4 Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant sera capable i) d'utiliser les concepts principaux de la dynamique des gaz à l'analyse des systèmes de propulsion, ii) d'appliquer les concepts principaux des écoulements compressible à l'analyse de l'aérodynamique des avions et des fusées, iii) de réaliser des calculs thermo-mécaniques concernant les ondes non-linéaires de la dynamique des gaz (ondes de choc, ondes de rarefaction et surfaces de contacte), iv) de comprendre et d'utiliser des éléments de la combustion supersonique et de la détonique à l'étude des explosions et des systèmes pour la propulsion hypersonique.

Contenu

1. Ecoulements stationnaires et instationnaires en 1D. Equations d'Euler, équations d'aire variables, équation de fusée, fonctionnement des tuyères.
2. Écoulement potentiel compressible; régime subsonique et supersonique. Applications sur les corps bien profilés.
3. Ondes de choc normales. Relations Rankine. Chocs obliques. Ondes faibles et rarefactions. Equation de Prandtl-Meyer.
4. Ecoulements stationnaires supersoniques et multidimensionnels. Méthode des caractéristiques.
5. Ecoulements non-stationnaires en 1D. Ecoulements induits par des piston. Interactions des ondes.  Ecoulement dans un tube-à-choc et problème de Riemann.
6. Détonations: phénomènologie et théorie de Chapman-Jouguet. Modèle ZND. Structures multidimensionnelles des détonations. Applications.
7. Introduction aux méthodes de simulation numérique.

Méthodes d'enseignement

• Cours magistral
• séances d'exercices
• Cours en présentiel dans l'auditoire

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

• i) Examen. L'examen consistera des exercices. Il sera écrit  avec des livres, notes de cours et notes personnelles.
• ii) Travaux pratiques (3 devoirs). 
• La note d'examen vaut 70% de la note finale. La note sur chaque devoir compte pour 10% de la note finale.
• Note final = 0.7 exam + 0.1 TP1 + 0.1 TP2 + 0.1 TP3
• Les notes aux TPs  compte également pour la 2ème session.
• On réserve le droit de faire un examen oral de l’étudiant suite à un incident technique et des suspicions de fraudes.
• Le non-respect des consignes méthodologiques définies sur moodle, notamment en matière d’utilisation de ressources en ligne ou de collaboration entre étudiant.es, entraînera une note globale de 0 pour tous les travaux pratiques.
• L'utilisation des outils d'intelligence artificielle pour les travaux pratiques ou l'examen est interedite.

Ressources
en ligne

https://moodle.uclouvain.be/course/view.php?id=821

Bibliographie

• M.V. Papalexandris, Gas Dynamics, 2022, Presses Universitaires de Louvain, Mandatory.
• P.A. Thompson, Compressible Fluid Dynamics, 1988. Recommended.
• H.W. Lipmann and  A. Roshko, Elements of Gasdynamics, 2001, Dover. Recommended

Support de cours

• Homeworks, available on the moodle site of the course.

Faculté ou entité
en charge

> MECA