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| AERO0001-1 | Aerodynamics
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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 | | 5 |
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| Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité approfondie, 2e année | | 5 |
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| Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité approfondie (Thrust), 1re année | | 5 |
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| Master en ingénieur civil physicien, à finalité approfondie, 2e année | | 5 |
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| Master en ingénieur civil en aérospatiale, à finalité spécialisée en gestion, 1re année | | 5 |
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| Nom du professeur : | Thomas Andrianne, Vincent Terrapon |
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Langue(s) du cours :
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| Langue anglaise |
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Organisation et évaluation :
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| Enseignement au deuxième quadrimestre |
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Contenus du cours :
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| Ce cours présente les aspects les plus fondamentaux de l'aérodynamique. Il se concentre principalement sur l'aérodynamique des basses vitesses (fluide incompressible), mais introduit aussi brièvement quelques éléments d'aérodynamique compressible. Les sujets suivants sont couverts:
- Forces et moments aérodynamiques: portée et traînée, couple de tangage, polaire, foyer aérodynamique, centre de pression
- Ecoulements potentiels incompressibles, singularités (tourbillon, source, doublet), principe de d'Alembert, circulation
- Superposition de solutions fondamentales, oval de Rankine, cylindre portant, loi de Kutta-Joukowsky, transformation conforme, formalisme complexe, profil de Joukowsky
- Théorie des profils minces: distribution linéique de singularités, effets de l'épaisseur et de la cambrure, condition de Kutta
- Méthodes de panneaux: basés sur les potentiels, basés sur les tourbillons, sources ou doublets, équivalence entre les différentes formulations
- Ailes 3D: nappe tourbillonnaire, théorie de la ligne portante de Prandtl pour ailes de grande envergure, distribution de circulation, traînée induite, vitesse de "downwash", distribution elliptique de portance, aile optimale, distribution générale de portance
- Couches limites: concepts et définitions, conditions aux limites, épaisseurs, équation intégrale de von Karman, séparation et décrochage, transition vers la turbulence
- Couches limites laminaires: solution auto-semblable (Blasius, Falkner-Skan), méthode de Pohlhaussen, méthode de Thwaites
- Couches limites turbulentes: transition, caractéristiques, moyenne de Reynolds, méthode de Head, loi logarithmique
- Aérodynamique compressible: écoulement potentiel compressible, équation de Prandtl-Glauert, écoulement autour de profils minces (subsonique, transonique, supersonique)
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Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) du cours :
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| A la fin du cours, les étudiants devraient être capables de:
- Calculer les forces et moments aérodynamiques sur un profil à partir du champs de vitesse ou de la distribution de pression
- Différencier entre les différentes sources de traînée, leur causes et leur caractéristiques
- Simplifier les équations importantes en utilisant l'analyse dimensionnelle
- Calculer l'écoulement potentiel autour d'un profil en utilisant la méthode des singularités and les transformations conformes
- Calculer les forces aérodynamiques sur un profil en utilisant la théorie des profils minces
- Comprendre le lien entre les singularités et les méthodes de panneaux
- Calculer les forces aérodynamiques non-visqueuses sur une aile tridimensionnelle à partir de ses caractéristiques bidimensionnelles
- Calculer la couche limite à partir de l'écoulement potentiel
- Déterminer la meilleure approche pour calculer la couche limite (profil auto-semblable, méthode intégrale...)
- Comparer des mesures expérimentales avec des résultats théoriques et/ou numériques
- Différencier entre la physique des couches laminaires et turbulentes
- Déterminer les caractéristiques de la transition vers la turbulence et de la séparation à partir de la distribution des pressions et du nombre de Reynolds
- Moyenner les équations importantes en utilisant l'approche de Reynolds
- Estimer les forces aérodynamiques en régime transonique et supersonique pour des profils minces
- Appliquer les concepts vus en classe à d'autres sujets
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Prérequis et corequis / Modules de cours optionnels recommandés :
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- Mathématiques de base (p. ex. MATH007 "Analyse mathématique II")
- Cours MECA025 "Mécanique des fluides" ou semblable
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Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement :
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| Les activités d'apprentissage 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 avec XFOIL. Les résultats sont ensuite résumés dans un rapport écrit. Ce travail intégré obligatoire permet d'appliquer à un cas concret toute la théorie vue en cours et de comparer les résultats théoriques, numériques et expérimentaux. |
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Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance) :
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| Le cours est présentiel et donné en anglais. |
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Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours :
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- "An Introduction to Theoretical and Computational Aerodynamics", Jack Moran, Dover
- Notes de cours
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Modalités d'évaluation et critères :
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- Examen oral sur la théorie: 35%
- Examen écrit d'exercices: 35%
- Exercice intégré par groupes: 30% (based on a written report)
La participation au laboratoire en soufflerie est obligatoire pour se présenter à l'examen |
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Stage(s) :
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Remarques organisationnelles :
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| Le course est donné conjointement par le Prof. Terrapon et le Dr. Andrianne.
L'horaire exacte sera communiqué au début du cours. Un arrangement spécial sera offert aux étudiants qui prennent le cours depuis KTH (étudiants du Master THRUST). |
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Contacts :
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| Prof. Vincent E. TERRAPON
MTFC research group
B52, 0/415
Tél.: +32(0)4 366 9268
Courriel: vincent.terrapon@ulg.ac.be
Site web: http://www.mtfc.ulg.ac.be
Dr. Thomas Andrianne
AEA research group
B52, +2/425
Tél.: +32(0)4 366 9521
Courriel: t.andrianne@ulg.ac.be |
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