ING160 THERMODYNAMIQUE ET MÉCANIQUE DES FLUIDES

Description

1ere PARTIE LA MÉCANIQUE DES FLUIDES CHAPITRE 1 LES FLUIDES ET LEURS PROPRIÉTÉS 1.1 Définition d'un fluide 1.2 Propriétés des fluides 1.2.1 Masse volumique 1.2.2 Densité 1.2.3 Viscosité 1.2.4 Module de volume 1.2.5 Loi des gaz parfaits 1.3 Pressions absolue et relative 1.4 Loi de Pascal 1.5 Variation de pression dans un fluide au repos 1.5.1 Le cas de masse volumique uniforme 1.5.2 Le cas de masse volumique variable dans les gaz 1.6 EXERCICES CHAPITRE 2 LA STATIQUE DES FLUIDES 2.1 Mesures manométriques 2.1.1 Manomètre simple (tube piézométrique) 2.1.2 Manomètre en U 2.1.3 Manomètre incliné 2.2 Forces hydrostatiques 2.3 Forces hydrostatiques sur une surface plane 2.4 Forces hydrostatiques sur une surface courbe 2.4.1 Composante horizontale Rh 2.4.2 Composante verticale Rv 2.5 Poussée d'Archimède 2.6 EXERCICES CHAPITRE 3 CONCEPTS DE BASE DES FLUIDES EN ÉCOULEMENT 3.1 Approches lagrangienne et eulérienne 3.2 Classification des écoulements 3.2.1 Fluides idéal et réel 3.2.2 Écoulements stationnaire et uniforme 3.2.3 Écoulements compressibles et incompressibles 3.3 Lignes de courant 3.4 Écoulements laminaires et turbulents 3.5 Systèmes et volumes de contrôle 3.6 Théorème du transport 3.6.1 Calcul des débits 3.7 ANNEXE Formule générale du calcul du débit de B CHAPITRE 4 LES ÉQUATION DE CONTINUITÉ ETDE QUANTITÉ DE MOUVEMENT 4.1 Introduction 4.2 Équation de continuité (conservation de la masse) 4.2.1 Débit massique 4.2.2 Écoulement stationnaire 4.2.3 Écoulements incompressibles 4.2.4 Vitesse moyenne 4.3 Équation de la quantité de mouvement 4.3.1 Forces agissant sur un système en écoulement 4.3.2 Facteur de correction f3 4.4 Remarques portant sur l'intégrale J v dA 4.5 EXERCICES CHAPITRE 5 L'ÉQUATION D'ÉNERGIE 5.1 Introduction 5.2 Équation générale de l'énergie 5.3 Les types de travaux 5.4 Écoulement stationnaire : équation d'énergie 5.5 Écoulements incompressibles : hauteur et pertes de charge 5.6 Équation de Bernoulli 5.7 Exemples 5.8 La variation de pression normalement aux lignes de courant 5.9 EXERCICES CHAPITRE 6 LES ÉCOULEMENTS VISQUEUX EN CONDUITE 6.1 Introduction 6.2 Écoulements pleinement développés 6.3 Équation d'énergie pour les écoulements en conduite 6.3.1 Facteur de correction a 6.3.2 L'équation d'énergie pour les écoulements en conduite 6.4 Considérations générales sur les pertes de charge d'une conduite 6.4.1 La relation entre la pression et le cisaillement 6.4.2 Retour sur les mécanismes des effets visqueux 6.4.3 L'analyse dimensionnelle et l'équation de Darcy-Weisbach 6.5 Les pertes de charge linéaires '1, 6.5.1 Les pertes linéaires dans les écoulements laminaires en conduite 6.5.2 Les pertes linéaires dans les écoulements turbulents en conduite 6.5.3 Résumé des résultats des sections 6.5.1 et 6.5.2 6.6 Pertes singulières 6.7 EXERCICES 6.8 ANNEXE A1 : Analyse dimensionnelle 6.8.1 Les bases de l'analyse dimensionnelle 6.8.2 Le théorème pi 6.8.3 Applications de l'analyse dimensionnelle 6.9 ANNEXE A2 : Discussion sur les pertes et les pertes moyennes 2e PARTIE LA THERMODYNAMIQUE CHAPITRE 1 CONCEPTS DE BASE ET PROPRIÉTÉS DES SUBSTANCES PURES 1.1 Champs d'application de la thermodynamique 1.2 Concepts fondamentaux 1.2.1 Système et volume de contrôle 1.2.2 État them10dynamique et variables d'état 1.2.3 Évolutions et cycles 1.3 Propriétés des substances pures 1.3.1 Changements de phase 1.3.2 Caractérisation d'un état thermodynamique pour une substance pure 1.3.3 Diagrammes T-v, P-Tet P-v 1.3.4 Utilisation des diagrammes et des tables thermodynamiques 1.4 Les gaz parfaits 1.5 Énergie interne 1.5.1 Énergie interne d'un gaz parfait monoatomique 1.5.2 Énergie interne d'un gaz parfait diatomique 1.5.3 Énergie interne d'une substance 1.5.4 L'énergie interne comme variable thermodynamique 1.6 Équilibre thermique entre deux corps et principe zéro de la thermodynamique 1.7 EXERCICES CHAPITRE 2 LE PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE 2.1 Introduction 2.2 Travail 2.2.1 Travail d'expansion 2.2.2 Remarques supplémentaires sur le travail 2.2.3 Exemples de calcul de travail d'expansion 2.3 La chaleur 2.4 Premier principe de la thermodynamique 2.4.1 Importance du chemin dans le calcul de la chaleur 2.5 Enthalpie 2.6 Chaleurs spécifiques 2.7 L'application du premier principe aux gaz parfaits 2.8 Les systèmes en écoulement stationnaire 2.8.1 Équation de continuité 2.8.2 Équation d'énergie 2.9 EXERCICES CHAPITRE 3 LE SECOND PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE 3.1 Introduction 3.2 Réservoirs thermiques 3.3 Machines thermiques et réfrigérateurs 3.3.1 Machines thermiques 3.3.2 Réfrigérateurs et pompes thermiques 3.4 Le second principe de la thermodynamique 3.4.1 L'énoncé de Kelvin-Planck 3.4.2 Énoncé de Clausius 3.5 Évolutions réversibles et irréversibles 3.5.1 Irréversibilité et travail perdu 3.6 Cycle de Carnot 3.6.1 D'autres résultats concernant les cycles de Carnot 3.7 L'inégalité de Clausius 3.8 Entropie 3.8.1 Entropie massique 3.8.2 Diagramme T-s 3.9 Représentation du cycle de Carnot sur un diagramme T-s 3.10 Le principe d'accroissement de l'entropie 3.11 Relations T ds 3.12 Variation d'entropie d'un gaz parfait 3.13 Variation d'enthalpie lors d'une évolution adiabatique réversible 3.14 EXERCICES CHAPITRE 4 CYCLES DE PUISSANCE ET DE RÉFRIGÉRATION 4.1 Le cycle de Rankine 4.2 Le cycle de Rankine avec surchauffe 4.3 Le cycle de Rankine à resurchauffe 4.4 Le cycle à régénération 4.5 Cycle de réfrigération à compression de vapeur 4.5.1 Choix du réfrigérant 4.6 Écart entre les cycles réels et les cycles idéaux 4.6.1 Rendement adiabatique des turbines et des pompes 4.7 Cycles de puissance à gaz et moteurs à combustion interne 4.7.1 Quelques éléments sur les moteurs à combustion interne 4.7.2 Le cycle d'Otto ou de Beau de Rochas 4.7.3 Cycle de Diesel 4.8 EXERCICES TABLES DE THERMODYNAMIQUE TABLE A.1 Variables thermodynamiques de la vapeur d'eau TABLE A.1.1 Vapeur saturée: table de la température TABLE A.1.2 vapeur saturée: table de la pression TABLE A.1.3 Vapeur surchauffée TABLE A.1.4 Liquide comprimé TABLE A.2 Variables thermodynamiques de l'ammoniac TABLE A.2.1 Ammoniac saturé TABLE A.2.2 Ammoniac surchauffé TABLE A-11 Saturated refrigerant-134a-Temperature table TABLEA-12 Saturated refrigerant-134a-Pressure table TABLEA-13 Superheated refrigerant -134a TABLE A.6 Constantes critiques TABLE A.7 Propriétés de différents solides et liquides TABLE A.8 Propriétés de différents gaz parfaits