Acquérir les concepts de base de la mécanique des fluides numériques (CFD) en général et plus particulièrement ceux associés aux méthodes de différences finis (MDF) et des volumes finis (MVF). Appliquer ces concepts à la simulation numérique d’écoulements typiquement rencontrés dans les applications de génie mécanique.

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

• d’appliquer les mathématiques de base de la méthode des différences finis et des volumes finis à des modèles simples;
• de résoudre des problèmes de différences et de volumes finis pour des cas simples (1D, stationnaire et instationnaire);
• de modéliser des problèmes simples et complexes en utilisant un logiciel commercial de CFD et interpréter les résultats;
• de concevoir et analyser des expériences de fluide numérique;
• de rédiger un rapport de qualité professionnelle présentant toutes les étapes d’une analyse CFD.

Rappel des principales équations de conservation. Principes de base et rappel des méthodes numériques (dérivation et intégration). Applications au problème de diffusion pure (1D, stationnaire et instationnaire). Applications au problème de transport-diffusion (1D, stationnaire et instationnaire). Introduction à la méthode des volumes finis. Applications aux calculs d’écoulements : Équations de Navier-Stokes et algorithmes pour le calcul de la pression. Introduction à la turbulence et à sa modélisation. Applications aux calculs d’écoulements turbulents. Évaluation critique d’une solution d’écoulement obtenue par CFD.

Séances de travaux pratiques composés d’exercices choisis pour illustrer la théorie vue en classe. Laboratoires d’introduction à l’utilisation de logiciels spécialisés en CFD typiquement utilisés par l’industrie pour permettre de mettre en pratique les notions vues en classe. Projet de calcul d’écoulements turbulents appliqués au génie mécanique.

Ce cours de 3 crédits a pour objectif d’introduire les étudiants aux principaux concepts de base de la mécanique des fluides numérique (CFD) en général et plus particulièrement ceux associés aux méthodes de différences finis (MDF) et des volumes finis (MVF). Appliquer ces concepts à la simulation numérique d’écoulements typiquement rencontrés dans les applications de génie mécanique.

À la fin du cours, l’étudiant sera capable :

• d’appliquer les mathématiques de base de la méthode des différences finis et des volumes finis à des modèles simples;
• de résoudre des problèmes de différences finies pour des cas simples (1D, 2D stationnaire et instationnaire);
• de modéliser des problèmes simples et complexes en utilisant un logiciel commercial de CFD (STAR-CCM+) et interpréter les résultats;
• de concevoir et analyser des expériences de fluide numérique;
• de rédiger un rapport de qualité professionnelle présentant toutes les étapes d’une analyse CFD.

Chaque semaine, 3 heures d’enseignement magistral sont prévues ainsi que 2 heures de travaux pratiques en co-modal. Ces périodes d’enseignement et de travaux pratiques (TP) devraient être complétées par de l’étude et du travail personnel correspondant à environ 5 heures par semaine en moyenne.

En complément aux notions théoriques vues en classe, des séances de travaux pratiques composés d’exercices seront proposées. Des laboratoires d’introduction à l’utilisation de logiciels spécialisés en CFD typiquement utilisés par l’industrie seront mis en place pour permettre de pratiquer les notions vues en classe. Des projets de calcul d’écoulements turbulents appliqués au génie mécanique seront aussi proposés.

Non applicable

La note finale sera établie à partir des travaux et examens en fonction de la pondération suivante :

Le projet est évalué par la remise d’un rapport écrit et par une présentation orale. La note de passage est fixée de manière globale à 50 %, mais une moyenne d’au moins 50 % à l’examen est nécessaire pour passer le cours.

Remarques :

• L’examen partiel est d’une durée prévue de 3 heures et se déroulera durant une période de cours.
• L’utilisation des calculatrices est permise aux examens.
• La documentation permise à l'examen est limitée : 1 page manuscrite de notes seulement.
• La date du projet sera confirmée en classe.
• Les travaux remis en retard et sans justification valable seront pénalisés.

Sans objet

• Zikanov O., Wiley, Essential CFD, 2010
• Versteeg H. K., Malalasekera, An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method, 2^nd Edition, Pearson, 2007

https://ena.etsmtl.ca 

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