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| AERO0001-1 | Aérodynamique
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| Durée : | 30h Th, 30h Pr |
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| Nombre de crédits : |
| Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité approfondie, 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 5 |
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| Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité approfondie, 2e année | | Deuxième quadrimestre | | 5 |
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| Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité approfondie (Thrust), 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 5 |
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| Master en ingénieur civil physicien, à finalité approfondie, 2e année | | Deuxième quadrimestre | | 5 |
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| Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en gestion, 1re année | | Deuxième quadrimestre | | 5 |
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| Nom du professeur : | Jean‑André Essers, Vincent Terrapon |
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Langue(s) du cours :
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| Langue française |
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Contenus du cours :
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| Ce cours présente les aspects les plus fondamentaux de l'aérodynamique des basses vitesses (fluide incompressible).
- Ecoulements potentiels incompressibles autour de profils portants : loi de Kutta-Joukowsky. Portance, traînée et polaire. Foyer aérodynamique et couple de tangage. Etablissement transitoire de la circulation. Calcul d'un profil par transformation conforme. Familles de profils. Méthode numérique des singularités généralisée aux écoulements compressibles subsoniques.
- Couches limites en écoulements incompressibles. Equations de couches laminaires. Profils de vitesse auto-semblables et solutions exactes (Blasius, Falkner-Skan). Calcul par méthodes intégrales (Von Karman- Pohlhausen). Stabilité et transition. Facteurs influençant la transition vers la turbulence, le décollement de couches limites et le décrochage des profils. Généralisation aux couches limites turbulentes. Equations moyennées de Reynolds et méthode de Head pour les couches limites turbulentes.
- Calcul de voilures portantes. Modélisation de la nappe tourbillonnaire et traînée induite. Aile optimale. Voilures de grand allongement (ligne portante), équation de Prandtl-Lanchester.
- Calcul de corps minces par une théorie de petites perturbations : régimes subsonique linéarisés. Méthode de Prandtl-Glauert pour le calcul d'ailes en régime subsonique.Aile en flèche.
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Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
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| A la fin du cours, les étudiants doivent être capables de:
- Calculer l'écoulement potentiel autour d'un profil en utilisant la méthode des singularités et des transformations conformes
- Calculer la couche limite à partir de l'écoulement potentiel
- De déterminer la meilleure méthode pour calculer la couche limite (profile auto-semblable, méthode intégrale, ...)
- Calculer les forces aérodynamiques sur un profil à partir de la distribution de vitesse ou de pression, et de la solution de la couche limite
- Calculer les forces aérodynamiques autour d'une aile tridimensionelle à partir des caractéristiques bidimensionelles de son profil
- Comparer de façon pertinente des mesures expérimentales avec des résultats théoriques et numériques
- Déterminer les caractéristiques de transition en régime turbulent et de séparation de l'écoulement à partir de la distribution de pression et du nombre de Reynolds
- Différencier les sources de traînée, leur causes et caractéristiques
- Moyenner les équations importantes avec la méthod de Reynolds
- Simplifier les équations importantes à l'aide d'une analyse dimensionelle
- Différencier la physique entre un écoulement laminaire et turbulent
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Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :
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- Notions sur les fonctions d'une variable complexe, notamment théorème des résidus et développements en série de Laurent, et sur les transformations conformes enseignées dans le cours MATH007-4 Analyse mathématique II - Prof. Bastin.
- Cours MECA025-1 Mécanique des fluides - Prof. Delhez.
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Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
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| Celles-ci sont organisées dans le courant du 2ème quadrimestre. Elles sont constituées de séances d'exercices et d'un travail intégré par groupes de 3 ou 4 étudiants.
L'exercice intégré consiste en une séance de laboratoire en soufflerie aérodynamique, où les forces aérodynamiques sur une aile type sont mesurées, et d'une partie théorique, où l'écoulement potentiel et la couche limite autour de l'aile sont calculés. Ce travail intégré permet d'appliquer à un cas concret toute la théorie vue en cours et de comparer les résultats théoriques et expérimentaux. La partie théorique requiert aussi l'écriture d'un code de calcul pour la couche limite laminaire et turbulente (en général à l'aide de Matlab).
On notera que l'étudiant prenant une inscription comme cours isolé doit obligatoirement réaliser le travail intégré. La même remarque est applicable à un étudiant qui présenterait l'examen en septembre et n'aurait pas réalisé ce travail pendant l'année. |
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Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
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| Normalement pendant les 8 premières semaines du 2ème quadrimestre, en classe, conformément à l'horaire.
Le cours est séparé en deux parties:
- Ecoulements potentiels/non-visqueux (Prof. Essers)
- Couches limites (Prof. Terrapon)
Le cours est enseigné en classe. |
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Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
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- Ecoulements potentiels: ensemble constitué d'extraits de divers livres (photocopies) couvrant la totalité de la matière; on peut se les procurer au service du Prof. Essers.
- Couches limites: notes de cours distribuées électroniquement (Prof. Terrapon).
Lectures et autre matériel recommandé:
- "Fundamentals of Aerodynamics", John D. Anderson, 5th edition.
- "An Introduction to Theoretical and Computational Aerodynamics", Jack Moran, 1984.
- "Foundations of Aerodynamics", Arnold M. Kuthe & Chuen-Yen Chow, 5th edition.
- "Boundary Layer Theory", H. Schlichting & K. Gersten, 8th Revised and Enlarged edition.
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Modalités d'évaluation et critères :
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- Examen oral de théorie: 50 %
- Examen écrit d'exercices: 35 %
- Travail intégré par groupes: 15 % (basé sur la cotation des rapports et éventuellement sur une défense orale).
Les examens écrits et oraux ont lieu pendant les sessions de juin et de septembre. |
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Remarques organisationnelles :
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| Le course est donné conjointement par le Prof. Essers (écoulement potentiels) et le Prof. Terrapon (couches limites).
Le sujet de chaque cours sera décidé semaine par semaine selon la disponibilité des enseignants. |
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Contacts :
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| Prof. J. A. Essers
Tél.: +32(0)4 366 9359
E-mail: JA.Essers@ulg.ac.be
http://www.ulg.ac.be/aerodyn
Prof. V. E. Terrapon
Tél.: +32(0)4 366 9268
E-mail: vincent.terrapon@ulg.ac.be
http://www.mtfc.ulg.ac.be/ (http://www.mtfc.ulg.ac.be) |
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