À la fin de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

• d’expliquer les phénomènes physiques associés aux écoulements internes et externes principalement rencontrés en aéronautique;
• d’identifier le ou les principaux phénomènes physiques qui gouvernent la dynamique d’un écoulement particulier associé à un problème d’application spécifique;
• d’estimer ou prédire les quantités physiques pertinentes à un écoulement donné;
• de porter un regard critique sur la littérature scientifique concernée.

Rappel sur les principales équations qui gouvernent la dynamique des fluides : équations d’Euler et de Navier-Stokes. Interprétation physique des nombres de Reynolds et de Mach dans un contexte aéronautique. Écoulements à nombre de Reynolds élevé et concept de couche limite. Écoulements potentiels. Effets de compressibilité, ondes de choc et ondes d’expansion. Importance et rôle de la vorticité dans l’étude des écoulements aérodynamique. Introduction à la dynamique de vorticité. Séparation et rattachement des écoulements avec considérations particulières sur le cas des profils aérodynamiques. Stabilité des écoulements : stabilité linéaire, instabilités secondaires et transition. Turbulence : origine, énergie cinétique moyenne et de turbulence, échelles caractéristiques et cascade d’énergie. Écoulements turbulents libres et écoulements turbulents avec paroi. Considérations sur la dynamique des écoulements en turbo-machinerie : effets de rotation et effets de cascade.

1. Objectifs spécifiques

Ce cours de 3 crédits a pour objectif d’introduire les étudiant(e)s aux principaux concepts de la dynamique des fluides qui touchent plus particulièrement aux phénomènes d’écoulements rencontrés en aéronautique. Plus spécifiquement, au terme du cours les étudiant(e)s devraient être en mesure :

1. De mieux comprendre les différents phénomènes physiques associés aux écoulements internes et externes principalement rencontrés en aéronautique ;
2. D’identifier le ou les principaux phénomènes physiques qui gouvernent la dynamique d’un écoulement spécifique associé à un problème d’application donné ;
3. De pouvoir estimer ou prédire les quantités physiques pertinentes à un écoulement donné ;
4. De pouvoir porter un regard critique sur la littérature scientifique touchant aux sujets étudiés ; et finalement ;
5. De pouvoir progresser de manière autonome dans un des champs de spécialisation de recherche en dynamique des fluides.

2. Préalables

Ce cours de s’adresse à des étudiant(e)s de 2^e et 3^e cycles ayant déjà des connaissances de bases en mécanique des fluides et en aérodynamique. Une certaine connaissance des équations aux dérivées partielles et du calcul vectoriel est aussi présupposée.

Le cours sera donné en ligne (via Zoom) en mode synchrone. Une période de trois (3) heures par semaine est prévue pour présenter la matière. De manière à rendre le plus efficace et dynamique possible le temps passé sur la plateforme Zoom, il est attendu que les étudiantes et étudiants aient fait au préalable, avant chaque séance, les lectures et exercices appropriés, prévus au plan de cours (voir aussi le Plan de travail hebdomadaire – Session H-22). Au besoin, une période de temps pourra aussi être réservée pour discuter et répondre aux questions concernant les exercices suggérés.