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Responsable(s) Azzeddine Soulaïmani

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Azzeddine Soulaïmani


PLAN DE COURS

Hiver 2024
MEC335 : Mécanique des fluides (4 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7684,7884
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MEC222    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 25,0 % 75,0 %




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

Acquérir les concepts fondamentaux de la mécanique des fluides. Analyser les phénomènes élémentaires reliés à l'hydrostatique et à l'hydrodynamique. Prévoir le comportement des divers éléments hydrauliques grâce à l'analyse dimensionnelle. Analyser les systèmes hydrauliques plus complexes grâce à des modèles mathématiques.

À la fin du cours, l’étudiant ou l'étudiante sera en mesure :

  • d’identifier les propriétés physiques importantes du fluide qui influencent les caractéristiques de l’écoulement;
  • d’identifier le type de régime d’écoulement (permanent ou non, laminaire ou turbulent, etc.);
  • de calculer les forces hydrostatiques sur les surfaces;
  • de calculer les pertes de charges dans les réseaux de conduites et de sélectionner les pompes;
  • de calculer les forces aérodynamiques sur les corps mobiles.

Propriétés des fluides; statique des fluides : pression dans un fluide au repos, mesure de pression, forces causées par la pression; analyse par volume de contrôle : équation de continuité, équation de quantité de mouvement, équation de Bernoulli, équation du moment cinétique, théorie élémentaire des turbomachines, équation d'énergie; analyse dimensionnelle et similitude; écoulement dans les conduites : pertes de charges dans les conduites; écoulement autour des corps : couche limite, portance, traînée; utilisation et sélection des pompes.

Séances de laboratoire et exercices portant sur les instruments de mesure pour les liquides et les gaz, l'impact d'un jet de liquide, les caractéristiques des pompes centrifuges, les forces hydrostatiques. Projet portant sur l'utilisation d'un logiciel numérique en mécanique des fluides.




Objectifs du cours

Ce cours de 4 crédits vise principalement à introduire les étudiants aux concepts de base de la mécanique des fluides ainsi qu’à leur application en ingénierie. Plus spécifiquement, une attention particulière sera portée à :

  1. l’application des principes gouvernant les écoulements de fluides incompressibles;
  2. la conception et l'analyse de systèmes fluides simples.

À la fin de ce cours, les étudiants seront en mesure de comprendre et d’appliquer les principes de base de la mécanique des fluides dans des situations pratiques et simples. Les étudiants posséderont de plus les bases nécessaires pour suivre des cours plus avancés de dynamique des fluides ou d’aérodynamique.




Stratégies pédagogiques

Le cours se divise en 3 heures d'enseignement magistral et 2h30 heures de travaux pratiques chaque semaine. De plus, 3 séances de laboratoire et 1 projet de modélisation numérique sont aussi prévus.

Des exemples simples seront faits en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler les éléments de la théorie ainsi que les concepts présentés pendant le cours. D'autres exemples complémentaires seront faits pendant les séances de travaux pratiques. Durant ces dernières, une période de temps sera également réservée pour répondre aux questions des étudiants sur les exercices suggérés à la fin de ce plan de cours.




Utilisation d’appareils électroniques

La calculatrice symbolique obligatoire à l'ÉTS est fortement recommandée.  Le logiciel ANSYS Fluent est installé dans les salles informatiques du département de génie mécanique.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Jeudi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques et laboratoire
02 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Mercredi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Marlène Sanjosé Activité de cours Marlene.Sanjose@etsmtl.ca A-2144
01 May Chahine Travaux pratiques et laboratoire cc-May.Chahine@etsmtl.ca A-2112
02 Marlène Sanjosé Activité de cours Marlene.Sanjose@etsmtl.ca A-2144
02 May Chahine Travaux pratiques et laboratoire cc-May.Chahine@etsmtl.ca A-2112



Cours

Sem.

Description

Section(s) du manuel

Exercices suggérés*

01

Notions générales

   

Définition d’un fluide

1.1

 

Approche macroscopique

1.1

 

Dimensions et unités

1.2

1.1, 1.5, 1.11, 1.12

Propriété d’un fluide

1.4, 1.5, 1.7, 1.8

1.14, 1.16

Viscosité

1.6

1.22, 1.23, 1.24, 1.26, 1.27, 1.28

02-03

Statique des fluides I & II

   

Pression

2.1, 2.2

 

Distribution de pression dans un fluide au repos

2.3, 2.4

2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6

Application aux mesures de pression

2.5, 2.6, 2.7

2.10, 2.3, 2.14, 2.15

Force hydrostatique sur une paroi plane

2.8, 2.9

2.24, 2.25, 2.29, 2.31

Force hydrostatique sur une paroi courbe

2.10

2.39, 2.41, 2.42, 2.44

Principe d’Archimède

2.11

2.47

Mouvement en corps rigide d’un fluide

2.12.1

2.52, 2.53

04-05

Dynamique élémentaire des fluides

   

Deuxième loi de Newton

3.1

3.2, 3.3

Équation de Bernoulli

3.2, 3.3, 3.4

3.1, 3.11

Pression statique, dynamique et d’arrêt

3.5

3.12, 3.13

Exemples d’application

3.6

3.14, 3.15, 3.20, 3.21, 3.24, 3.25

Ligne d’énergie

3.7

 

 

Exemples d’application. Équation de Bernoulli pour les fluides compressibles. Équation de Bernouilli dans la direction normale. Exemples d’application (problèmes de cavitation, tornade, mouvement de rotation rigide)

3.8

3.6, 3.7, 3.8, 3.68

05-06

Analyse par volume de contrôle I & II

   

Volume de contrôle

4.3

 

Théorème de transport de Reynolds

4.4

 

Bilan de masse

5.1

5.3, 5.6, 5.12

Bilan de quantité de mouvement linéaire

5.2.1, 5.2.2

5.28, 5.29, 5.32, 5.35

Bilan d’énergie

5.3

5.63, 5.70, 5.72, 5.76, 5.77, 5.79, 5.80

07-08

Écoulements en conduites I & II

   

Écoulements laminaires et turbulents

8.1

 

Notion de longueur d’entrée

8.1

 

Écoulements laminaires en conduite

8.2

8.6, 8.12

Écoulements turbulents en conduite

8.3

8.15, 8.16, 8.17

Pertes de charge locales

8.4

8.32, 8.33

Réseaux de conduites

8.5

8.68, 8.70

9

Analyse dimensionnelle

   

Notion de similitude

7.1, 7.8

7.37, 7.39, 7.40

Théorème de Buckingham

7.2, 7.3, 7.4

7-5, 7.6, 7.8, 7.9

Applications pratiques

7.9

7.29, 7.30

Regroupements adimensionnels fréquents

7.6

7.20

10

Introduction aux turbomachines

   

Rappels sur les mouvements rotatifs

5.2.4

 

Bilan de moment cinétique

5.2.4

5.55

Théorie élémentaire des turbomachines

10.4

10.5, 10.6

11

Pompes et turbines

   

Types de pompes

10.6, 10.7

 

Sélection d’une pompe

10.4

10.12, 10.13, 10.14

Lois de similitude pour les pompes

10.5

10.16, 10-17, 10.18

Types de turbines

10.8

 

12

Écoulements externes

   

Portance et traînée

9.2, 9.3, 9.4

 

Notion de couche limite

9.2

 

Traînée de frottement et traînée de forme

9.3

 

Coefficients de portance et de traînée

9.3, 9.4

9.20, 9.30, 9.40, 9.43, 9.49

13

Écoulements compressibles

   

 

* NOTE : Des exercices supplémentaires seront proposés en classe au besoin. 

 

 




Laboratoires et travaux pratiques

Séances de TP

Une liste d’exercices suggérés du manuel est fournie dans le tableau présenté dans la section "Cours" ci-dessus. Certains de ces exercices seront résolus durant les séances de TP. Les étudiants sont vivement encouragés à tenter de résoudre quelques exercices avant la séance de TP, de manière à profiter pleinement de la présentation de la solution. Il est à noter que la solution numérique de certains exercices est fournie dans le manuel pour aider les étudiants lors de leur préparation.

 

Remarques

  1. L’examen « intra » est d’une durée de 3 heures et se déroulera durant une période de travaux pratiques.
  2. L’utilisation d’une calculatrice est permise aux examens.
  3. Aucun autre document qu’un résumé de deux pages manuscrites (1 feuille recto-verso) ne sera permis aux examens.
  4. La présence aux laboratoires est obligatoire.
  5. La date de remise des rapports de laboratoire sera précisée en classe, en fonction de chacune des séances spécifiques; les travaux remis en retard seront pénalisés.

 




Utilisation d'outils d'ingénierie

Le logiciel de mécanique des fluides numériques ANSYS-Fluent est utilisé pour réaliser le projet du cours.




Évaluation

La note finale sera établie en fonction des résultats de l'examen « intra », de l’examen final, des 3 rapports de laboratoire ainsi que du rapport de projet selon la pondération suivante :

  • Examen intra : 35 %
  • Examen final : 35 %
  • Laboratoires : 18 % (7 %, 7 %, 4 %)
  • Projet : 12 %

Une moyenne de 55 % ou plus aux examens (intra et final) est nécessaire pour passer le cours.

 




Double seuil
Note minimale : 55



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 22 février 2024
2 21 février 2024



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

Les travaux remis en retard seront pénalisés.




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).



Infractions de nature académique
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/Etudes/citer-pas-plagier). Les clauses du règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS (« Règlement ») 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 qui constituent des infractions de nature académique au sens du Règlement ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignant(e) du cours.

Dispositions additionnelles

Pour les remises de rapports de laboratoire, il est recommandé d'utiliser un correcteur orthographique et grammatical, ou un logiciel employant l'IAG pour l'amélioration du texte que vous aurez rédigé initialement.

C'est la seule et unique utilisation de SIAG autorisée.




Documentation obligatoire

Manuel obligatoire (disponible à la Coop de l´École)

  • Munson, Young, Okiishi traduit en français par Ouchedri, Hajjout et Robert 2019, Mécanique des fluides,  Mécanique des fluides, 8e éd. revue et augmentée, Raynald Goulet.

OU

  • Munson et al.: Fundamentals of Fluid Mechanics, 8th Edition, John Wiley.

Selon la préférence, une version électronique pour la session auprès de l'éditeur ou de la Coop peut être commandée. Le manuel n'est pas autorisé en examen.




Ouvrages de références

Références complémentaires

  • Cimbala, J. M. & Çengel, Y. A.  2014  Essentials of Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications. 3rd Ed., McGraw-Hill, New York.
  • Cimbala, J. M. & Çengel, Y. A.  2008  Essentials of Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications. McGraw-Hill, New York.
  • White, F. M.  2003  Fluid Mechanics. 5th Ed., McGraw-Hill, Boston.
  • Fox, R. W., McDonald, A. T. & Pritchard, P. J.  2006  Introduction to Fluid Mechanics. 6th Ed., John Wiley & Sons, New York.
  • Boisclair, G. & Pagé, J.  2004  Guide des sciences expérimentales. 3e éd., ERPI, St-Laurent.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Voir site MOODLE.

https://ena.etsmtl.ca




Autres informations

MEC335 - Hiver 2024

Légende

Horaire irrégulier

Examen/Devoir partiel (compte dans la note finale)

Activité obligatoire en équipe

Activité facultative individuelle

Pour les devoirs : remise au cours suivant.
Pour les laboratoires : remise 2 semaines après

Calendrier des activités groupe 01

Date Description À penser !

2 janvier

4 janvier

Relâche

Pas de TP

Prendre connaissance du Plan de cours, du site Moodle

9 janvier

11 janvier

C1 – Notions générales

TP1 – Notions générales

Quiz 1

Prise de contact équipe labo

16 janvier

18 janvier

C2 – Statique des fluides – I

TP2 – Statique des fluides – I

Quiz 2

Devoir maison 1

23 janvier

25 janvier

C3 – Statique des fluides – II

TP3 – Statique des fluides – II

Quiz 3

Semaine pour le Laboratoire 1

30 janvier

1er fevrier

C4 – Dynamique des fluides élémentaires

TP4 – Dynamique des fluides élémentaires

Quiz 4

6 fevrier

8 fevrier

C5 – Analyse par volume de contrôle-I

TP5 – Analyse par volume de contrôle-I

Remise Labo 1

13 fevrier

15 fevrier

C6 – Analyse par volume de contrôle-II

TP6 – Analyse par volume de contrôle-II

Semaine pour le Laboratoire 2

Devoir maison 2

20 fevrier

22 fevrier

C7 – Analyse par volume de contrôle-III & Révisions

Examen Partiel (cours et TP 1 à 6)

 

27 fevrier

29 fevrier

C8 – Écoulements en conduites– I

TP8 – Introduction au logiciel CFD Fluent

Début du projet numérique

Remise Labo 2

5 mars

7 mars

Pas de Cours - Relâche

Pas de TP - Relâche

 

12 mars

14 mars

C9 – Écoulements en conduites– II

TP9 - Écoulements en conduites– II

Quiz 5

19 mars

21 mars

C10 – Analyse dimensionnelle

TP10 – Analyse dimensionnelle

Semaine pour le Laboratoire 3

26 mars

28 mars

C11 – Pompes et turbines

TP11 – Pompes et turbines

Quiz 6

2 avril

4 avril

C12 – Écoulements externes

Pas de TP – Horaire du lundi

Remise Labo 3

9 avril

11 avril

C13 – Écoulements compressibles & Révisions

TP13 – Présentations projet numérique

Remise du projet numérique


Calendrier des activités groupe 02

Date Description À penser !

1 janvier

3 janvier

Relâche

Relâche

Prendre connaissance du Plan de cours, du site Moodle

8 janvier

10 janvier

C1 – Notions générales

TP1 – Notions générales

Quiz 1

Prise de contact équipe labo

15 janvier

17 janvier

C2 – Statique des fluides – I

TP2 – Statique des fluides – I

Quiz 2

Devoir maison 1

22 janvier

24 janvier

C3 – Statique des fluides – II

TP3 – Statique des fluides – II

Quiz 3

Semaine pour le Laboratoire 1

29 janvier

31 janvier

C4 – Dynamique des fluides élémentaires

TP4 – Dynamique des fluides élémentaires

Quiz 4

5 fevrier

7 fevrier

C5 – Analyse par volume de contrôle-I

TP5 – Analyse par volume de contrôle-I

Remise Labo 1

12 fevrier

14 fevrier

C6 – Analyse par volume de contrôle-II

TP6 – Analyse par volume de contrôle-II

Semaine pour le Laboratoire 2

Devoir maison 2

19 fevrier

21 fevrier

C7 – Analyse par volume de contrôle-III & Révisions

Examen Partiel (cours et TP 1 à 6)

 

26 fevrier

28 fevrier

C8 – Écoulements en conduites– I

TP8 – Introduction au logiciel CFD Fluent

Début du projet numérique

Remise Labo 2

4 mars

6 mars

Pas de Cours - Relâche

Pas de TP - Relâche

 

11 mars

13 mars

C9 – Écoulements en conduites– II

TP9 - Écoulements en conduites– II

Quiz 5

18 mars

20 mars

C10 – Analyse dimensionnelle

TP10 – Analyse dimensionnelle

Semaine pour le Laboratoire 3

25 mars

27 mars

C11 – Pompes et turbines

TP11 – Pompes et turbines

Quiz 6

1 avril

3 avril

4 avril

Pas de TP – Congé de Pâques

Pas de TP

C12 – Écoulements externes – Horaire du lundi

Remise Labo 3

8 avril

10 avril

C13 – Écoulements compressibles & Révisions

TP13 – Présentations projet numérique

Remise du projet numérique