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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : François Brissette


PLAN DE COURS

Été 2022
CTN336 : Mécanique des fluides (4 crédits)


Modalités de la session d’été 2022


Vous trouverez ci-dessous les modalités de la session d’été 2022. Vous devez les lire attentivement.


Pour assurer la tenue de la session d’été 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


  • Les activités d’enseignement de la session d’été 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.
  • Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.
  • Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits au cours.
  • La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.
  • Les examens (intra, finaux) se feront en présence, tant que la situation socio-sanitaire le permet.
  • Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’été 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’été 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.
  • Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d’été 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’été 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Programme(s) : 7622, 7921
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    CTN248    
             
Programme(s) : 7625
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MAT145 ET CTN248    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 12,0 % 33,0 % 54,9 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  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
  • Théorie: 39 heures de cours magistraux traditionnels en classe (trois (3) heures par semaine).
  • Travaux pratiques (à distance) visant à vérifier une bonne compréhension de la théorie.
  • Travaux de laboratoire, réalisés en équipe de deux, 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 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques
02 Mardi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques
Jeudi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Benoit Renaud Activité de cours cc-benoit.renaud@etsmtl.ca A-1776.3
01 Émilie Bilodeau Travaux pratiques emilie.bilodeau.1@ens.etsmtl.ca



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, Conservation de la masse, Bernoulli et applications 40
Examen final Pertes de charge, pompes et momentum 40
Laboratoires (4) Forces sur un objet submergé. Conservation de l’énergie. Pertes de charge par frottement et singulières. Pompes en série et parallèle,  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



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 21 juin 2022



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).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire
  • Des notes de cours obligatoires sont disponibles à la COOP.  Elles sont aussi disponibles en fichier PDF sur le site Moodle 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.