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Programme(s) : 7684,7884

Profils(s) : Tous profils

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Azzeddine Soulaïmani

PLAN DE COURS

Automne 2024
MEC335 : Mécanique des fluides (4 crédits)

Préalables

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

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’étudiante ou l'étudiant 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 étudiant.e.s aux concepts de base de la mécanique des fluides ainsi qu’à leur application en ingénierie. Plus spécifiquement, une attention particulière sera portée à :

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

À la fin de ce cours, les étudiant.e.s seront en mesure de comprendre et d’appliquer les principes de base de la mécanique des fluides dans des situations pratiques et simples. Les étudiant.e.s 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 étudiant.e.s 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 étudiant.e.s 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	Mercredi	08:30 - 12:00	Activité de cours
	Jeudi	08:30 - 12:30	Travaux pratiques et laboratoire
02	Lundi	08:30 - 12:30	Travaux pratiques et laboratoire
	Jeudi	13:30 - 17:00	Activité de cours
03	Lundi	18:00 - 21:30	Activité de cours
	Mercredi	18:00 - 22:00	Travaux pratiques et laboratoire

Coordonnées du personnel enseignant le cours

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Giuseppe Di Labbio	Activité de cours	giuseppe.dilabbio@etsmtl.ca	A-1954
01	Kyarash Mohammadi	Travaux pratiques et laboratoire	kyarash.mohammadi.1@ens.etsmtl.ca
02	Giuseppe Di Labbio	Activité de cours	giuseppe.dilabbio@etsmtl.ca	A-1954
02	Giuseppe Di Labbio	Travaux pratiques et laboratoire	giuseppe.dilabbio@etsmtl.ca	A-1954
02	Kyarash Mohammadi	Travaux pratiques et laboratoire	kyarash.mohammadi.1@ens.etsmtl.ca
03	Slimane Benneceur	Activité de cours	cc-slimane.benneceur@etsmtl.ca	A-2112
03	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, 2.13, 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 étudiant.e.s sont vivement encouragé.e.s 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 étudiant.e.s lors de leur préparation.

Remarques

L’examen « intra » est d’une durée de 3 heures et se déroulera durant une période de travaux pratiques.
L’utilisation d’une calculatrice est permise aux examens.
Aucun autre document qu’un résumé de deux pages manuscrites (1 feuille recto-verso) ne sera permis aux examens.
La présence aux laboratoires est obligatoire.
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.

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	24 octobre 2024
2	28 octobre 2024
3	30 octobre 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 : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-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 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou 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 une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
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 étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-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 tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

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’enseignante ou l’enseignant du cours.

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, 8^eÉdition, Raynald Goulet.

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

Ouvrages de références

Références complémentaires

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

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Voir site MOODLE.

https://ena.etsmtl.ca

Autres informations

Calendrier des activités - Automne 2024

MEC335 - groupe 01

C : Mercredi, 8h30 à 12h00 - Local : F-3040

TP/Labo : Jeudi, 8h30 à 12h30 - Locaux : D-3017 (TPs), A-2220 (Labos), A-1226 (TP 9)

Sem.

Date

Description

Remarques

4 sept.

5 sept.

C1 – Notions générales

TP1 – Notions générales

Formation d'équipes (labos + projet)

11 sept.

12 sept.

C2 – Statique des fluides I

Pas de cours (jour de relâche)

18 sept.

19 sept.

C3 – Statique des fluides II

TP2 – Statique des fluides I

Labo 1, Équipes A

25 sept.

26 sept.

C4 – Dynamique des fluides élémentaires

TP3 – Statique des fluides II

Labo 1, Équipes B

2 oct.

3 oct.

C5 – Analyse par volume de contrôle I

TP4 – Dynamique des fluides élémentaires

9 oct.

10 oct.

C6 – Analyse par volume de contrôle II

TP5 – Analyse par volume de contrôle I

Labo 2, Équipes A

16 oct.

17 oct.

Pas de cours (horaire du lundi)

TP6 – Analyse par volume de contrôle II

Labo 2, Équipes B

23 oct.

24 oct.

C7 – Écoulements dans les conduites I

TP7 – Examen partiel (cours 1 à 6)

30 oct.

31 oct.

C8 – Écoulements dans les conduites II

TP8 – Écoulements dans les conduites I et II

6 nov.

7 nov.

C9 – Analyse dimensionnelle

TP9 – Description du projet (Ansys Fluent)

Salle informatique (A-1226)

13 nov.

14 nov.

C10 – Introduction aux turbomachines

TP10 – Analyse dimensionnelle

Labo 3, Équipes A

20 nov.

21 nov.

C11 – Pompes et turbines

TP11 – Turbomachines, pompes et turbines

Labo 3, Équipes B

27 nov.

28 nov.

C12 – Écoulements externes

TP12 – Écoulements externes

4 déc.

5 déc.

C13 – Écoulements compressibles

Pas de TP (annulé)

MEC335 - groupe 02

C : Jeudi, 13h30 à 17h00 - Local : F-3040

TP/Labo : Lundi, 8h30 à 12h30 - Locaux : D-5018 (TPs), A-2220 (Labos), A-1560 (TP 9)

Sem.	Date	Description	Remarques
01	2 sept. 5 sept.	Pas de TP (congé férié) C1 – Notions générales	Formation d'équipes (labos + projet)
02	9 sept. 12 sept.	TP1 – Notions générales Pas de cours (jour de relâche)
03	16 sept. 19 sept.	Pas de TP (annulé) C2 – Statique des fluides I
04	23 sept. 26 sept.	TP2 – Statique des fluides I C3 – Statique des fluides II	Labo 1, Équipes A
05	30 sept. 3 oct.	TP3 – Statique des fluides II C4 – Dynamique des fluides élémentaires	Labo 1, Équipes B
06	7 oct. 10 oct.	TP4 – Dynamique des fluides élémentaires C5 – Analyse par volume de contrôle I
07	16 oct. (lundi) 17 oct.	TP5 – Analyse par volume de contrôle I C6 – Analyse par volume de contrôle II	Labo 2, Équipes A
08	21 oct. 24 oct.	TP6 – Analyse par volume de contrôle II C7 – Écoulements dans les conduites I	Labo 2, Équipes B
09	28 oct. 31 oct.	TP7 – Examen partiel (cours 1 à 6) C8 – Écoulements dans les conduites II
10	4 nov. 7 nov.	TP8 – Écoulements dans les conduites I et II C9 – Analyse dimensionnelle
11	11 nov. 14 nov.	TP9 – Description du projet (Ansys Fluent) C10 – Introduction aux turbomachines	Salle informatique (A-1560)
12	18 nov. 21 nov.	TP10 – Analyse dimensionnelle C11 – Pompes et turbines	Labo 3, Équipes A
13	25 nov. 28 nov.	TP11 – Turbomachines, pompes et turbines C12 – Écoulements externes	Labo 3, Équipes B
14	2 déc. 5 déc.	TP12 – Écoulements externes C13 – Écoulements compressibles

MEC335 - groupe 03

C : Lundi, 18h00 à 21h30 - Local : D-5017

TP/Labo : Mercredi, 18h00 à 22h00 - Locaux : D-3010 (TPs), A-2220 (Labos), A-1226 (TP 9)

Sem.

Date

Description

Remarques

2 sept.

4 sept.

Pas de cours (congé férié)

Pas de TP (annulé)

9 sept.

11 sept.

C1 – Notions générales

TP1 – Notions générales

Formation d'équipes (labos + projet)

16 sept.

18 sept.

C2 – Statique des fluides I

TP2 – Statique des fluides I

Labo 1, Équipes A

23 sept.

25 sept.

C3 – Statique des fluides II

TP3 – Statique des fluides II

Labo 1, Équipes B

30 sept.

2 oct.

C4 – Dynamique des fluides élémentaires

TP4 – Dynamique des fluides élémentaires

7 oct.

9 oct.

C5 – Analyse par volume de contrôle I

TP5 – Analyse par volume de contrôle I

Labo 2, Équipes A

16 oct. (lundi)

16 oct.

C6 – Analyse par volume de contrôle II

Pas de TP (horaire du lundi)

21 oct.

23 oct.

C7 – Écoulements dans les conduites I

TP6 – Analyse par volume de contrôle II

Labo 2, Équipes B

28 oct.

30 oct.

C8 – Écoulements dans les conduites II

TP7 – Examen partiel (cours 1 à 6)

4 nov.

6 nov.

C9 – Analyse dimensionnelle

TP8 – Écoulements dans les conduites I et II

11 nov.

13 nov.

C10 – Introduction aux turbomachines

TP9 – Description du projet (Ansys Fluent)

Salle informatique (A-1226)

18 nov.

20 nov.

C11 – Pompes et turbines

TP10 – Analyse dimensionnelle

Labo 3, Équipes A

25 nov.

27 nov.

C12 – Écoulements externes

TP11 – Turbomachines, pompes et turbines

Labo 3, Équipes B

2 déc.

4 déc.

C13 – Écoulements compressibles

TP12 – Écoulements externes