Hydrodynamique physique - Département de Physique de l'Ecole Normale supérieure

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Hydrodynamique physique

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Enseignants : Adrian DAERR, Christophe CLANET et David QUERE
Chargé des TD :
Physique de la matière condensée : Option
Physique macroscopique et complexité (ex physique des liquides) : Obligatoire
Physique quantique : Option
Physique théorique : Option
ECTS : 6
Langue d’enseignement : Anglais
Site web :

Description

Ecoulements inertiels et en rotation
Vorticité : signification physique, équations de transport, théorème de Kelvin. Analogie électromagnétique. Création de vorticité par des forces non conservatives. Vorticité localisée : filaments de tourbillons isolés, vortex de Rankine, force de Magnus sur un filament tourbillon, anneaux tourbillons, dynamique d’un ensemble de tourbillons, allée de tourbillons et allée de tourbillons de von Karman. Couches limites laminaires : Physique de la couche limite, équation de Blasius, équation de Falkner-Skan, décollement de couche limite. Couches limites thermiques et de concentration. Ecoulements en rotation : Equations de mouvement et de transport de la vorticité dans un repère en rotation. Nombre de Rossby et d’Ekman. Vorticité potentielle. Ecoulements géostrophiques et quasigéostrophiques. Ondes de Rossby et ondes inertielles. Ecoulements secondaires : effets « spin-up » et feuilles de thé, couche d’Ekman, écoulements secondaires dans des conduites ou des canaux courbes.

Microhydrodynamique
Lubrification : rappels sur les écoulements parallèles et les conditions aux limites. Poiseuille, Couette et transitoires d’établissement. Ecoulements faiblement non-parallèles et approximation de lubrification. Equation de Reynolds. Exemples : adhésion hydrodynamique, spin-coating… Faibles Reynolds : Equation de Stokes et propriétés (unicité, réversibilité, additivité, minimum dissipation). Forces et couples sur un objet en mouvement (exemple de mouvement de bâtonnet ou hélice). Cas du mouvement de sphères : force de Stokes, effets de parois proches, correction d’Oseen, effets instationnaires (masse ajoutée et histoire). Milieux poreux : introduction aux milieux poreux. Loi de Darcy. Ecoulements en cellule de Hele-Shaw. Exemple d’écoulement à travers un barrage. Fluides non-newtoniens : Equation du mouvement. Les différents types de fluides nonnewtoniens (rhéofluidifiant, rhéoépaississant, fluide à seuil, thixotropes) et lois constitutives. Notion de viscosité élongationelle et contraintes normales. Exemple d’écoulement de boues.

Ecoulements à surface libre
Exemples d’écoulements à surface libre : amincissement gravitaire, coulures, impacts, pincements ; conditions aux limites spécifiques ; tension de surface. Mouillage et imprégnation (statique). Mouillage et imprégnation (dynamique). Physique du dépôt de liquide : le problème de Landau-Levich. Le coin liquide. Instabilités interfaciales (Plateau, Rayleigh, Taylor). Surfactants et films de savon. Coalescence ; systèmes fluidiques automoteurs. Ondes et rides ; sillages.

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