Fiche de cours MSE20 - Master 2 en Mécanique des fluides et ...
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Intitulé <strong>de</strong> l'Unité<br />
d’Enseignem<strong>en</strong>t<br />
Nom, Prénom, qualité<br />
Laboratoire ou équipe <strong>de</strong><br />
recherche<br />
Ecoulem<strong>en</strong>ts <strong>et</strong> Transferts thermiques<br />
Rédacteurs (principaux, 3 maxi) <strong>de</strong> l’UE<br />
WEISMAN Catherine,<br />
MERGUI Sophie, MC UPMC<br />
MC UPMC<br />
Co<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> l’UE<br />
FAST LIMSI LIMSI<br />
<strong>MSE20</strong><br />
SERGENT Anne, MC<br />
UPMC<br />
Bât. 508<br />
Bât. 502<br />
Bât. 508<br />
Adresse<br />
BP 133<br />
Campus Universitaire BP 133<br />
91 403 ORSAY<br />
91 405 ORSAY<br />
91 403 ORSAY Ce<strong>de</strong>x<br />
Ce<strong>de</strong>x<br />
Téléphone : 01 69 15 80 47 01 69 85 80 71 01 69 85 80 88<br />
e-mail: mergui@fast.u-psud.fr weisman@limsi.fr serg<strong>en</strong>t@limsi.fr<br />
Volumes horaires globaux (CM + TD + TP)<br />
Nombre <strong>de</strong> crédits <strong>de</strong> l’UE<br />
Spécialité où l’UE est proposée<br />
Semestre où l’<strong>en</strong>seignem<strong>en</strong>t est proposé<br />
Effectifs prévus<br />
Descriptif <strong>de</strong> l’UE<br />
12 h CM + 12 h TD + 6 h TP<br />
3 ECTS<br />
Energétique, <strong>en</strong> commun avec la spécialité<br />
Mécanique <strong>de</strong>s Flui<strong>de</strong>s<br />
S2<br />
a) Objectifs <strong>de</strong> l'Unité d'Enseignem<strong>en</strong>t<br />
Ce module a pour vocation d’apporter les bases nécessaires à la compréh<strong>en</strong>sion <strong>de</strong>s mécanismes<br />
fondam<strong>en</strong>taux mis <strong>en</strong> jeux dans les trois mo<strong>de</strong>s <strong>de</strong> transferts <strong>de</strong> chaleur classiques (conduction, convection <strong>et</strong><br />
rayonnem<strong>en</strong>t) qui intervi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t <strong>de</strong> manière couplée dans les milieux naturels <strong>et</strong> dans les applications<br />
industrielles (thermo-hydraulique, thermique du bâtim<strong>en</strong>t, capteurs solaires, industrie du transport…).<br />
A l’issue <strong>de</strong> ce <strong>cours</strong>, l'étudiant <strong>de</strong>vra être capable <strong>de</strong> dresser un bilan énergétique compl<strong>et</strong> pr<strong>en</strong>ant <strong>en</strong><br />
compte l’<strong>en</strong>semble <strong>de</strong>s échanges thermiques interv<strong>en</strong>ant dans les systèmes soumis à <strong>de</strong>s écoulem<strong>en</strong>ts <strong>de</strong><br />
flui<strong>de</strong>s non isothermes afin <strong>de</strong> quantifier les flux <strong>de</strong> chaleur échangés par les différ<strong>en</strong>tes composantes.<br />
b) Cont<strong>en</strong>u <strong>de</strong> l’Unité d’Enseignem<strong>en</strong>t<br />
− Couches limites <strong>de</strong> convection forcée laminaire <strong>en</strong> écoulem<strong>en</strong>t externe (analyses d'échelle,<br />
coeffici<strong>en</strong>t d’échange, nombre <strong>de</strong> Nusselt, métho<strong>de</strong>s intégrales). Lois <strong>de</strong> corrélations <strong>en</strong> écoulem<strong>en</strong>t<br />
turbul<strong>en</strong>t. Ecoulem<strong>en</strong>ts autour d’obstacles.<br />
− Convection forcée <strong>en</strong> écoulem<strong>en</strong>t interne laminaire (longueurs d'établissem<strong>en</strong>t, température <strong>de</strong><br />
mélange) : application aux échangeurs <strong>de</strong> chaleur. Lois <strong>de</strong> corrélations <strong>en</strong> écoulem<strong>en</strong>t turbul<strong>en</strong>t.<br />
− Introduction aux transferts <strong>de</strong> chaleur par rayonnem<strong>en</strong>t : rayonnem<strong>en</strong>t du corps noir, rayonnem<strong>en</strong>t du<br />
corps gris, introduction aux parois semi-transpar<strong>en</strong>tes.<br />
− Couplage convection rayonnem<strong>en</strong>t : application aux capteurs solaires.<br />
Deux séances <strong>de</strong> Travaux Pratiques sur supports expérim<strong>en</strong>taux :<br />
1. transfert <strong>de</strong> chaleur autour d’un cylindre placé dans un écoulem<strong>en</strong>t forcé.<br />
2. rayonnem<strong>en</strong>t du corps noir ou du corps gris <strong>en</strong> prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> convection.<br />
c) Pré-requis<br />
Cours L2 <strong>et</strong> L3 : Mécanique <strong>de</strong>s Flui<strong>de</strong>s, Thermique ; Cours M1: Mécanique <strong>de</strong>s Flui<strong>de</strong>s, notions <strong>de</strong> couche limite.<br />
d) Modalités <strong>de</strong> contrôle <strong>de</strong>s Connaissances<br />
Type <strong>de</strong> formation : classique, polycopiés <strong>de</strong> <strong>cours</strong>, <strong>de</strong> TD, <strong>de</strong> TP <strong>et</strong> annales corrigées d’exam<strong>en</strong>s disponibles<br />
e) Exam<strong>en</strong>s (répartis), Oraux, TP, Proj<strong>et</strong><br />
2 Ecrits répartis E1 <strong>et</strong> E2. La note totale du module est donnée par : (E1+E2)/2 (70%) + TP(30%)<br />
f) Référ<strong>en</strong>ces bibliographiques<br />
- Fundam<strong>en</strong>tals of Heat and Mass Transfer, P. Incropera <strong>et</strong> al., Ed. Wiley, 2006.<br />
- Convection Heat Transfer, A. Bejan, Ed. Wiley, 2004.<br />
- Transferts thermiques, A.M. Bianchi, Y. Fautrelle, J. Etay, Ed. PUR, 2004.<br />
- Initiation aux transferts thermiques, Sacadura J.F., Tech <strong>et</strong> Doc, Lavoisier, 1993.
Organisation pédagogique<br />
Enseignem<strong>en</strong>ts prés<strong>en</strong>tiels<br />
Volume horaire total<br />
Horaire<br />
hebdomadaire<br />
Cours 12 1.5<br />
Enseignem<strong>en</strong>ts dirigés 12 1.5<br />
Travaux pratiques Expérim<strong>en</strong>taux (Orsay) 6<br />
1 journée pour<br />
chaque étudiant au<br />
<strong>cours</strong> du semestre<br />
Proj<strong>et</strong><br />
Définir le type <strong>de</strong> proj<strong>et</strong><br />
Autre<br />
Effectif par groupe<br />
6 étudiants par<br />
journée<br />
Course Title: Fundam<strong>en</strong>tals of Heat Transfer<br />
Description of the <strong>cours</strong>e :<br />
a) Objective<br />
This <strong>cours</strong>e aims to provi<strong>de</strong> the bases for un<strong>de</strong>rstanding the fundam<strong>en</strong>tal mechanisms involved in<br />
conduction, convection and radiation heat transfer that are usually coupled in natural <strong>en</strong>vironm<strong>en</strong>ts and<br />
industrial applications.<br />
b) Cont<strong>en</strong>t<br />
− External forced convection (scale analysis, convection heat transfer coeffici<strong>en</strong>t, Nusselt number,<br />
Prandtl number, Integral M<strong>et</strong>hods). Correlation laws in turbul<strong>en</strong>t flows.<br />
− Duct flow (<strong>en</strong>trance l<strong>en</strong>gth, fully <strong>de</strong>veloped flow, mean temperature) : application to heat<br />
exchangers. Correlation laws in turbul<strong>en</strong>t flows.<br />
− Radiative Heat Transfer: basic laws of thermal radiation for the black body; view factors; exchange<br />
b<strong>et</strong>we<strong>en</strong> black and gray surfaces; introduction to semitranspar<strong>en</strong>t she<strong>et</strong>s.<br />
− Radiative exchange with the pres<strong>en</strong>ce of convection : application to solar collectors<br />
−<br />
Two practical sessions are organized to experim<strong>en</strong>tally study a forced flow and a convective-radiative<br />
system.<br />
c) Prerequisites<br />
L2 and L3: <strong>cours</strong>es in Heat Transfer and Incompressible Fluid Mechanics.<br />
M1: Fluid Mechanics.