Mécanique des Fluides 2020-2021 - ENS, LPS Marc Fermigier ESPCI Laboratoire PMMH Nikita Kavokine - ESPCI ParisTech - les ...
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Mécanique des Fluides
2020-2021
Marc Fermigier
ESPCI Laboratoire PMMH
Nikita Kavokine
ENS, LPS
Modification des ondes de surface avec une structure élastique
Antonin Eddi, Lucie Domino, Federigo Ceraudo (PMMH)
Alan Tassin (Ifremer Brest)
Du Carbone à l’Or Olympique
La voile aux JO 2024 à Marseille
KiteFoil mixte iFoil H + F Nacra17 foiler mixte 49er H + 49erFx F
2018 1995
Olymp 2020 Olymp. 2000
Offshore mixte
470 mixte Laser H + Laser Radial F Olymp 2024
1963 1970
Olymp. 1976 Olymp 1996
La mécanique des fluides dans les organismes vivants et l’environnement La mécanique des fluides dans les systèmes artificiels et l’industrie Reste-t-il des questions fondamentales dans une science du 19ème siècle ?
Clione limacina
Paramecium D. Exulans Orcinus Orca
Scomber scombrus
E. Coli Chlamydomonas Diptera
Libellula
1µm 10µm 100µm 1mm 1cm 1m 10 m L
F
1pN 10pN 0,1N 1MN
Ecoulement dominé par la viscosité Ecoulement dominé par l’inertie
La mécanique des fluides et la propulsion animale
Transport de sédiments
Pluie Circulation océanique
Transport du sable
Samares
Cyclones
Ecoulement dans les roches
poreuses
Tornades et trombes
L
1µm 10µm 100µm 1mm 1cm 1m 10 m 100 m 1km 100 km 1000 km
La mécanique des fluides dans l’environnement
Voile
Hydraulique
Surfaces superhydrophobes Aéronautique
Mélangeur
Nanotubes
Flammes
Systèmes microfluidiques Aérodynamique
automobile
1µm 10µm 100µm 1mm 1cm 1m 10 m L
La mécanique des fluides dans les systèmes artificiels et l’industrie
Des véhicules plus efficaces ?
T = ρV 2 SCx 50 km/h en ville Cx = 0,26
15l /100 km 50 km/h en ville
4l /100 km
Projet Loremo Cx = 0,20
50 km/h en ville
< 2l/100km
Production annuelle (TWh) Production annuelle (TWh)
400
800
1200
1600
0
0
40000
80000
120000
160000
1900
1900
1903
1903
1906
1906
1909
1909
1912
1912
1915
Coal
France
1915
1918
Monde
Charbon
1918
1921 1921
1924 1924
1927 1927
Gas
1930 1930
Gaz
1933 1933
1936 1936
1939 1939
1942 1942
Oil
1945 1945
1948 1948
Pétrole
1951 1951
1954 1954
1957 1957
1960 1960
Nuclear
1963 1963
1966 1966
Nucléaire
1969 1969
1972 1972
1975 1975
1978
Hydro
1978
1981 1981
1984
Hydro
1984
1987 1987
1990 1990
1993 1993
1996
1996
1999
1999
2002
2002
2005
Other Renewables
2005
2008
Autres Renouv.
2008
2011
2011
2014
2014
Production d’énergie primaire
Assez d’énergie dans le vent ?
Energie cinétique :
1 2
ρair V
2
Puissance disponible :
1 2
ρair V SV
2
2 3
V ≈ 10m/s, S ≈ 7500m , ρair ≈ 1kg/m
P = 3 MW = 2000 fers à repasserou dans les vagues ?
Projet danois WaveDragon
Projet britannique PelamisUne vieille science, mais toujours active
Quelques repères historiques :
1700 : Newton Notion de frottement fluide
1740 : Bernoulli, Euler Mouvement de fluide parfait
1820 - 1845 : Navier, St Venant, Stokes Description du mouvement avec viscosité
1844 : Poiseuille, Hagen Ecoulement de fluide visqueux dans un tube
1875 : Boussinesq Premières théories sur la turbulence
1900 : Prandtl Notion de couche limite
Eiffel Souffleries
Marey Chronophotographie, cinémaQuelques axes de recherche modernes Echelles nanoscopiques Turbulence et simulation numérique Interfaces (au sens large) : Biophysique (par ex. vol instationnaire) Géophysique externe : dynamique atmosphérique et océanique Interactions fluides/structures
Dans le dernier numéro de Physical Review Fluids :
Dans le dernier numéro de Journal of Fluid Mechanics :
Superhydrophobic drag reduction in high-speed towing tankGallery of Fluid Motion 2018
Kicked drops
Pierre Chantelot, Martin Coux, Lucie Domino, Benoît Pype, Christophe Clanet, Antonin Eddi, and David
Quéré
Phys. Rev. Fluids 2018Gallery of Fluid Motion 2019
Gallery of Fluid Motion 2020
https://gfm.aps.org/meetings/dfd-2020/5f5c0684199e4c091e67bc8cFluid mechanics for fun
Des références : E. Guyon, J.P. Hulin, L. Petit « Hydrodynamique physique » G.K. Batchelor « An introduction to fluid dynamics » D.J. Tritton « Physical fluid dynamics » Films du National Committee for Fluid Mechanics Films : http://web.mit.edu/hml/ncfmf.html, YouTube : ncfmf fluid mechanics videos Gallery of Fluid Motion https://gfm.aps.org/ Site du cours : https://blog.espci.fr/marcfermigier/mecanique-des-fluides/
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