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Licence Sciences, Technologies, Santé
MENTION MÉCANIQUE

Interactions Fluide-Structure (2A109)

Descriptif de l'Unité

Volumes horaires globaux : CM : 20h, TD : 24h et TP/Projet : 16h

Nombre de crédits : 6 ECTS

Parcours et Période : Complémentaire Mécanique : S4

Objectifs de l'Unité d'Enseignement

Cet enseignement constitue une introduction à la modélisation du mouvement couplé de corps solides en immersion dans un fluide. L’application conjointe des lois en mécanique des solides rigides et mécanique des fluides permet alors de prédire le comportement de la structure sous l’influence de l’écoulement et de mettre en évidence des phénomènes instables potentiellement dangereux pour l’intégrité du système. Ce cours s’appuiera sur de nombreuses illustrations d’interactions fluide-structure (IFS) en mécanique et notamment dans les domaines du génie civil, génie nucléaire, de l’aéronautique et du génie biomécanique.

Contenu de l’Unité d’Enseignement

  • Sciences de l’ingénieur et interactions fluide-structure : Exemples de problématiques en génie civil, génie maritime, génie biomédical, transports, énergétique.
  • Analyse dimensionnelle : Paramètres sans dimension en IFS, similitude, théorème de Vaschy-Buckingham. Applications : barrage élastique, tablier de pont, navire, aéronef.
  • Caractérisation d’instabilités statiques : modèles masse-ressort, équations d’équilibre statique de solides rigides en présence d’un écoulement. Applications en aéronautique (déformée d’une aile d’avion) et en biomécanique.
  • Instabilités dynamiques à un seul degrés de liberté : Oscillateur harmonique, accrochage de la fréquence de résonance. Illustrations : vibrations induites par un tourbillon, ballotement d’un liquide dans un réservoir.
  • Flottement par couplage de modes : modélisation de la dynamique de corps rigides soumis à un écoulement, équations de Lagrange, étude d’instabilités fluide-structure dynamiques : Application au flottement d’un tablier de pont ou d’une aile d’avion, étude de l’instabilité du « tuyau ».

Travaux pratiques :

  •  TP (8 h) : Mise en œuvre d’un modèle numérique sous Matlab pour le calcul de la réponse d’un système solide-fluide de type masse-ressort.
  • Projet (8 h) : Applications au dimensionnement et à l’analyse des mécanismes d’interactions fluide-structure d’un ouvrage d’art ou d’une d’aile d’avion.

Pré-requis

  • Statique du solide, Principe fondamental de la statique du solide
  • Notions de Statique et dynamique des fluides

Références bibliographiques

  • P. HEMON, Vibrations des structures couplées avec le vent, Les éditions de l’Ecole Polytechnique, 2006
  • E. DE LANGRE, Fluides et Solides, Les éditions de l’Ecole Polytechnique, 2001

Compétences développées dans l’unité

Approfondissement des lois de la statique et dynamique des solides indéformables. Modélisation et résolution mathématique de problèmes couplés solide-fluides, illustrations dans de nombreux domaines de la mécanique.

La fiche UE est disponible ici.

Tony Valier-Brasier - 20/11/15

Traductions :

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