Les Milieux continus multiphysiques

Les milieux continus multiphysiques hors d'équilibre et leur modélisation


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La prédiction du comportement d'« objets » et de « milieux » complexes et faisant intervenir plusieurs phénomènes physiques, est maintenant de plus en plus répandue. Il est possible de présenter une méthodologie générale pour cela, qui a été développée progressivement, d'abord pour des applications particulières dans des domaines divers mais se retrouve finalement pour toutes les applications de ce que l'on pourrait appeler la « physique macroscopique ».

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ISBN : 9782854287578
Référence : 757
Année de parution : 2008

La prédiction du comportement d'« objets » et de « milieux » complexes et faisant intervenir plusieurs phénomènes physiques, est maintenant de plus en plus répandue. Il est possible de présenter une méthodologie générale pour cela, qui a été développée progressivement, d'abord pour des applications particulières dans des domaines divers mais se retrouve finalement pour toutes les applications de ce que l'on pourrait appeler la « physique macroscopique ». Elle reste à l'échelle macroscopique, tout en utilisant les conséquences de comportements microscopiques : pour une meilleure compréhension, on brossera des descriptions de phénomènes à petite échelle, mais elles ne seront que qualitatives. Cette présentation a été développée dans deux livres « compagnons ». Le premier, intitulé « Thermomécanique et modélisation par systèmes », considère les objets comme découpés en un petit nombre de systèmes. Dans le second, que vous avez entre les mains, on généralise l'approche en les considérant comme composés de milieux continus. Dans une première partie on considère les milieux continus les plus simples, classiquement traités dans les cours de mécanique des fluides, mécanique des solides et transfert de chaleur et de masse, et ce livre en constitue une présentation unifiée. La seconde partie montre comment cette présentation unifiée peut aborder naturellement les situations plus compliquées où se produisent des phénomènes réactifs, ou avec interactions électromagnétiques, ou des phénomènes radiatifs. La dernière partie traite de milieux encore plus complexes à cause de leur « structure à petite échelle », qu'il s'agisse d'une échelle d'espace ou de temps, qui peut être alors très hétérogène et même aléatoire. L'exemple le plus simple de tels milieux est celui d'un fluide en écoulement turbulent ; les milieux à plusieurs phases, avec des composants fluides et solides, en sont les exemples les plus difficiles.

Référence : 757
Niveau : Master 1 et 2
Nombre de pages : 296
Format : 14,5x20,5
Reliure : Broché
Rôle
Borghi Roland Auteur

TABLE DES MATIÈRES

 

1re partie : Thermomécanique des milieux continus simples

 

Chapitre I : Équations d’état pour un milieu continu simple

Milieu continu. Milieu continu fluide

Milieu continu solide déformable

 

Chapitre II : Équations de bilans pour un milieu continu simple

Forme générale

Bilan de masse totale, Bilan de quantité de mouvement

Bilan d’énergie totale

Bilan pour le tenseur des déformations (petites transformations)

Cas des milieux à masse volumique constante

 

Chapitre III : Bilan d’entropie et situations isentropiques

Forme générale. Bilan dans un milieu continu simple

Évolutions isentropiques presque partout d’un fluide : acoustique linéarisée, écoulements instationnaires non linéarisés (chocs et détentes), écoulements stationnaires

Déformations stationnaires d’un solide élastique

Déformations instationnaires d’un solide élastique

 

Chapitre IV : Les phénomènes irréversibles et leurs lois phénoménologiques

Le problème des phénomènes irréversibles

Les lois phénoménologiques linéaires

Le « pseudo-potentiel de dissipation »

La modélisation non locale de la « thermodynamique irréversible étendue »

 

Chapitre V : Diffusion d’espèces dans un fluide binaire

Rappel sur la thermodynamique des mélanges

Équations des Bilans

Bilan d’entropie dans le mélange

Loi linéaire de diffusion binaire

Effets couplés Dufour et Soret

Justifications physiques des lois phénoménologiques

 

Chapitre VI : Les problèmes de thermomécanique et leur analyse dimensionnelle

Problèmes et problèmes bien posés

Conditions de bilans d’interfaces

Conditions aux limites

Problèmes paraboliques de Thermique

Un problème de thermomécanique avec interface glissant

Le théorème de « Vaschy-Buckingham »

 

2e partie : Thermomécanique de milieux continus complexes

 

Chapitre I : Thermodynamique de mélanges fluides multiréactifs

Rappels sur les mélanges parfaits en équilibre thermique

Mélanges fluides en équilibre chimique

Mélanges fluides en états quasi stationnaires ou d’équilibre partiels

 

Chapitre II : Équations de bilans et phénomènes irréversibles dans un mélange multiréactif

Équations des bilans

Les variantes de l’équation de bilan d’énergie

Bilan d’entropie. Multidiffusion

Bilans d’espèces pour un mélange en équilibre

Les taux de réaction chimique

 

Chapitre III : Trois exemples typiques d’écoulements réactifs

Flamme de prémélange

Flamme de diffusion

Laser à gaz à mélange

 

Chapitre IV : Thermodynamique des milieux continus électromagnétiques

Equations de l’électromagnétisme de Maxwell

Représentation thermodynamique des milieux ionisés

 

Chapitre V : Évolutions des milieux continus ionisés

Équations de bilans

Processus irréversibles

Effets thermoélectriques

 

Chapitre VI : Les transferts d’énergie par rayonnement

Définitions de base

Équation de transfert radiatif : émission, absorption, diffusion de la lumière

Conditions aux limites

Calcul de la dépendance directionnelle

 

Chapitre VII : Introduction à la modélisation des milieux élasto-visco-plastiques

Les variables et la thermodynamique

Le domaine de plasticité

Le bilan d'entropie

La déformation plastique

 

3e partie : Modélisation thermomécanique des milieux aléatoires et hétérogènes

 

Chapitre I : La modélisation des écoulements turbulents

Représentation moyennée

L’entropie du milieu et les équations d’état moyennes

Les modèles de turbulence

La « simulation des grandes échelles »

 

Chapitre II : Milieux fluides turbulents réactifs

Diffusion turbulente et taux de réaction moyen

Les Densités de Probabilité des variables (PDF)

L’équation de bilan de PDF

Les modèles de fermeture

Les équations des moments

Milieux réactifs turbulents à chimie infiniment rapide

Les méthodes de calcul de la PDF

 

Chapitre III : Description Eulerienne moyenne pour les milieux fluides à deux phases

Le problème

Le milieu instantané « continu par morceaux »

Les équations de bilan du milieu moyen

L’équilibre entre phases des pressions moyennes

Les équations d’état moyennes

Les problèmes de modélisation

Les conditions aux limites en paroi

 

Chapitre IV : Modélisation d’un milieu fluide turbulent chargé en particules

L’entropie et la production d’entropie dans le milieu

Les flux de diffusion additionnels

La modélisation du frottement et des échanges de chaleur pour un milieu très dilué avec des particules identiques

Modélisation Lagrangienne-Eulerienne pour un milieu polydispersé avec échanges complexes

Livres de l'auteur Roland Borghi

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