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École de technologie supérieure
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Responsable(s) de cours :
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François Brissette
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PLAN DE COURS
Hiver 2020
CTN336 : Mécanique des fluides (4 crédits)
Préalables
| Programme(s) : 7625 | | | | | | | | | | | Profils(s) : Tous profils | | | | | | | | | | | | | MAT145 ET CTN248 | | | | | | | | | | | |
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Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8
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Qualités de l'ingénieur
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Qualité visée dans ce cours |
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Qualité visée dans un autre cours |
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Indicateur enseigné |
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Indicateur évalué |
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Indicateur enseigné et évalué |
Descriptif du cours
À la suite de ce cours, l’étudiant sera en mesure : de définir et représenter les
principales propriétés des fluides liquides et gazeux; d’appliquer les principes
de la statique pour le calcul des forces sur des surfaces et corps immergés
dans un fluide; de définir, illustrer et appliquer le principe de conservation de la
masse, de l’énergie et du momentum pour des fluides en mouvement; de concevoir des systèmes simples de conduites en série et en parallèle; de
choisir les pompes appropriées et calculer leurs propriétés hydrauliques.
Introduction générale. Statique des fluides : propriétés des fluides, pression,
mesures manométriques, calcul des forces sur des surfaces planes, calcul des
forces sur des surfaces courbes, force de poussée, stabilité des corps flottants.
Applications de la statique : systèmes hydrauliques, pressions sur les
barrages, etc. Dynamique des fluides : classification des écoulements,
équation de conservation de la masse, momentum et force, équation de
quantité de mouvement, équation générale d’énergie, équation de Bernoulli,
fluides réels, profils de vitesse. Applications de la dynamique : regards et
orifices, mesures de la vitesse, écoulements permanents en conduites, pertes
de charge par frottement, pertes de charge singulières. Calcul du diamètre
économique et dimensionnement de conduites. Choix des pompes et conception des stations de pompage.
Expériences en laboratoire et travaux pratiques permettant d’illustrer les notions théoriques vues en classe.
Objectifs du cours
- Permettre à l'étudiant de comprendre et d’appliquer les notions élémentaires de la mécanique des fluides et de l'hydraulique dans la résolution de problèmes simples.
- Familiariser l'étudiant avec les concepts de conservation de masse, de quantité de mouvement et d’énergie dans un contexte appliqué.
- Introduire l'étudiant aux éléments de mécanique des fluides nécessaires à la compréhension des écoulements en charge et à surface libre, du cycle hydrologique et de l’hydraulique urbaine.
Stratégies pédagogiques
- 39 heures d'enseignement magistral (trois (3) heures par semaine).
- Travaux pratiques visant à vérifier une bonne compréhension de la théorie.
- Travaux de laboratoire, réalisés en équipe de deux ou trois, visant à mieux comprendre et à vérifier expérimentalement la théorie vue en classe. Des rapports écrits seront exigés pour chaque laboratoire.
- Examens (un examen périodique et un examen final) permettant aux étudiants de prendre conscience de l'état d'avancement de leurs connaissances.
Utilisation d’appareils électroniques
L’utilisation de la calculatrice Ti-Inspire et/ou Ti-voyage 200 est fortement recommandée. Ce sont les seuls appareils électroniques autorisés aux examens.
Horaire
| Groupe | Jour | Heure | Activité |
| 01 | Mercredi | 13:30 - 16:30 | Travaux pratiques et laboratoire |
| Jeudi | 13:30 - 17:00 | Activité de cours |
| 02 | Jeudi | 08:30 - 12:00 | Activité de cours |
| Vendredi | 13:30 - 16:30 | Travaux pratiques et laboratoire |
| 03 | Lundi | 13:30 - 17:00 | Activité de cours |
| Vendredi | 08:30 - 11:30 | Travaux pratiques et laboratoire |
| 04 | Jeudi | 08:30 - 12:00 | Activité de cours |
| Jeudi | 13:30 - 16:30 | Travaux pratiques et laboratoire |
| 05 | Jeudi | 08:30 - 11:30 | Travaux pratiques et laboratoire |
| Jeudi | 13:30 - 17:00 | Activité de cours |
Coordonnées de l’enseignant
Cours
La matière de ce cours, subdivisée en groupes de sujets, est la suivante (les durées indiquées sont approximatives) :
| Contenus traités dans le cours |
Heures |
| Introduction générale : états de la matière, propriétés des fluides gazeux et liquides, masse volumique, densité, compressibilité, viscosités dynamique et cinématique, vitesse, débit, équation des gaz parfaits; |
3h |
| Statique des fluides. Concept de milieu continu. Pression. Mesures manométriques. Forces sur les surfaces planes et sur les surfaces courbes. Force de poussée et stabilité des corps immergés et flottants. Applications: systèmes hydrauliques, pressions sur les barrages; |
6h |
| Cinématique des fluides: fluides en mouvement, classification des écoulements,ligne de courant, ligne d’émission, écoulements laminaire et turbulent, fluides idéal et réel, équation de conservation de la masse, système et volume de contrôle, débits massiques et volumiques; |
3h |
| Dynamique des fluides: équation générale d’énergie, équation de Bernoulli et ses applications: regards et orifices, vidange de réservoirs, tube de pitot, cavitation; |
6h |
| Examen intra; |
3h |
| Écoulements permanents en conduite pertes de charge singulières et par frottement. équations de Poiseuille et Darcy-Weisbach, introduction aux couches limites, profils de vitesse. équations approximatives - cas de Hazen-Williams, introduction aux couches limites, profils de vitesse, cas des conduites en série et parallèle, design de réseaux d'écoulements simples. Introduction aux écoulements uniformes à surface libre - conduites recatngulaires et circulaires non-pleines; |
9h |
| Pompes et machines hydrauliques: classification, pompes centrifuges, point de fonctionnement, cavitation, pompes en série et en parallèle, design de systèmes de pompage simples; |
6h |
| Premier et second principes de Newton, momentum et force, calcul des forces dynamiques dues aux fluides en mouvement, coup de bélier. |
3h |
| Total |
39 |
Laboratoires et travaux pratiques
Les informations et directives ainsi que les règles en vigueur seront communiquées en début de trimestre.
| Description |
Heures |
| Propriétés des fluides et états de la matière |
3h |
| Statique des fluides (Forces et pressions) |
6h |
| Conservation de la masse |
3h |
| Conservation de l’énergie (Bernoulli, pertes de charge, applications) |
9h |
| Écoulements en conduite |
6h |
| Pompes |
6h |
| Momentum |
3h |
| Total |
36 |
L’accès aux laboratoires A-1430, A-1470 et A-1472 requiert le port de chaussures fermées en tout temps.
Utilisation d'outils d'ingénierie
L'étudiant devra utiliser la calculatrice Ti-Inspire et/ou Ti-voyage 200, ainsi que plusieurs montages de laboratoire et instruments de mesure aux fins de résolution de problèmes et de démonstration des principes de statique et hydrodymanique des fluides.
Évaluation
La note globale est la résultante des évaluations durant la session, de l'examen final et des travaux de laboratoire, selon les pondérations suivantes :
| Activité |
Description |
% |
| Examen périodique |
Statique des fluides, Bernoulli et applications |
40 |
| Examen final |
Pertes de charge, pompes et momentum |
40 |
| Laboratoires (5) |
Forces sur un objet submergé. Conservation de l’énergie. Pertes de charge par frottement et singulières. Pompes en série et parallèle, Force d’impact d’un jet. |
20 |
La date de l'EXAMEN FINAL sera déterminée durant la session.
RÉUSSITE DU COURS: En plus de la note de passage pour le résultat cumulatif, l’étudiant doit obtenir la note de 55% pour le cumulatif de ses 2 examens afin de réussir le cours (règlement, article 7.2.3).
Double seuil
Note minimale : 55
Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux
Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.
Dispositions additionnelles
Tout retard sans entente préalable avec le professeur résultera automatiquement en une note de 0.
Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).
Documentation obligatoire
- Des notes de cours obligatoires sont disponibles à la COOP. Elles sont aussi normalement disponibles en fichier PDF sur le site web du cours.
Ouvrages de références
De nombreux volumes généraux sur la mécanique des fluides et l’hydraulique sont disponibles à la bibliothèque. Les étudiants sont invités à les consulter au besoin.
Adresse internet du site de cours et autres liens utiles
Voir site Moodle du cours.