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Master Recherche MEGA Mécanique des fluides

 

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Spécialité MECANIQUE DES FLUIDES

Responsable Lionel LE PENVEN
Laboratoire de Mécanique des Fluides et d’Acoustique
Ecole Centrale de Lyon
36, avenue Guy de Collongue
69134 Écully cedex
Tél. : +33 (0)4 72 18 61 83 - Fax : +33 (0)4 78 64 71 45
e.mail : lionel.le-penven

Etablissements co-habilités : Université Claude Bernard Lyon 1, Ecole Centrale de Lyon, Institut des Sciences Appliquées de Lyon.

La spécialité "Mécanique des fluides" comprend deux Parcours :

  • Parcours 1 : "Dynamique des fluides"
  • Parcours 2 : "Environnement".

La formation comprend une partie théorique et un stage d’initiation à la recherche. La formation théorique est constituée de six UE correspondant chacune à 5 crédits ECTS, de 25 heures d’enseignement. La répartition des six UE est la suivante :

  • une UE de Tronc Commun des spécialités recherche à choisir parmi 5 UE (voir ci-dessous),
  • une UE de Tronc Commun de la spécialité "Mécanique des fluides" à choisir parmi 3 UE (voir ci-dessous),
  • deux UE de Parcours à choisir dans l’un des deux parcours proposés par la spécialité,
  • deux UE scientifiques choisies librement parmi toutes celles proposées par le master Recherche ou - après accord du responsable de la spécialité- dans une autre formation de même niveau.
  • une UE de langue (3 ECTS) : Anglais, pour les étudiants issus d’établissements français, ou Français, pour les étudiants étrangers, issus de pays non francophones.
  • un stage d’initiation à la recherche de 20 à 24 semaines comptant pour 27 ECTS. Le stage se fait sous la responsabilité du directeur de stage dont la désignation est validée par la commission pédagogique du Master.

La formation se déroule sur 2 semestres correspondant à 30 ECTS chacun.

SEMESTRE 3 - 30 ECTS

  • Deux UE dans l’un des deux parcours :
  • Deux UE libres de 5 ECTS chacune, à choisir parmi toutes les UE du Master ou les UE d’autres formations de niveau équivalent, après avis du responsable de la spécialité.

SEMESTRE 4 - 30 ECTS

  • UE Stage dans un laboratoire de recherche 27 ECTS
  • UE de langues (obligatoire) 3 ECTS

DESCRIPTIF SOMMAIRE DES UE

Une description plus détaillée des Unités d’Enseignement est accessible par les liens suivants :

Tronc commun du Master

  • Mécanique et thermodynamique des milieux continus. Ce cours présente une synthèse unitaire de la mécanique des solides et des fluides. Cette synthèse s’appuie sur la mécanique des grandes transformations et sur la thermodynamique des phénomènes irréversibles. D’un point de vue pratique, on établit ainsi les bases indispensables à l’étude des fluides non-newtoniens (Génie des Procédés), des solides hyperélastiques (Caoutchouc, Polymères) et élastoplastiques (Mise en Forme).
  • Traitement de données : de l’acquisition des signaux et images jusqu’à leur interprétation. Ce cours propose une démarche et des outils pour l’acquisition, le traitement et l’exploitation des signaux et des images issus des différents domaines d’applications. Le cours contient deux parties : notions de bases et notions avancées. Parmi les notions avancées du traitement des données, nous avons le filtrage et la caractérisation fréquentielle des filtres, l’usage des fenêtres de pondération, le filtrage optimal et la déconvolution. Ces notions sont appliquées à la mécanique et la biologie. Ce cours traite également de l’élastographie.
  • Mécanique physique : L’objectif du cours est de présenter diverses théories physiques actuellement utilisées de manière relativement universelle dans les différentes branches de la mécanique : mécanique des fluides, matériaux, systèmes dynamiques. Sans viser une présentation complète de chaque domaine, le cours s’attachera, en partant d’exemples représentatifs, à sensibiliser les étudiants à ces approches unitaires ainsi qu’à introduire leur vocabulaire et leurs principaux concepts.
  • Systémique et modélisation des systèmes : Dans les domaines du Génie (mécanique, civil, énergétique, etc....), la modélisation des systèmes techniques -à concevoir, à fabriquer, à exploiter, etc.- renvoie à la problématique de la complexité : difficulté voire impossibilité d’aborder les problèmes par fragmentation, nécessité de construire des modèles adaptés au niveau de définition des objets (conception), nécessité de faire appel simultanément à des disciplines différentes du fait du caractère hétérogène ou multidimensionnel des relations constitutives de l’ensemble étudié, etc. Cette question de la modélisation des systèmes est abordée en deux temps : présentation de modèles généraux issus de la théorie des systèmes et des sciences et techniques de la conception, définition de méthodes d’évaluation multiniveaux de comportement de systèmes (mécaniques, thermiques, bâtiments, réseaux,....) et des techniques associées en fonction du niveau de description des systèmes.
  • Instabilités et couplage : L’objectif du cours est d’introduire les concepts de base permettant de prévoir les instabilités et de calculer la réponse de systèmes couplés fluides structure ainsi que leur instabilités statiques et dynamiques.

Tronc commun de la spécialité

  • Mécanique des fluides approfondie : ce cours a pour but de donner aux étudiants une vision plus fondamentale des objets de la Mécanique des fluides, à la fois en élucidant l’origine microscopique des concepts de base (milieu continu, viscosité, conductivité, ...) et en pointant le rôle permanent de la Thermodynamique dans les écoulements. Pour ce faire, une partie importante du cours consistera à introduire, ou à rappeler, des éléments de physique statistique et de thermodynamique des phénomènes irréversibles.
  • Simulation numérique des écoulements : Approfondir les notions de base (stabilité et consistance) des méthodes numériques, introduire deux méthodes numériques fréquemment utilisées en mécanique des fluides : méthode des volumes finis et méthodes spectrales.
  • Techniques expérimentales en mécanique des fluides  : Présenter aux étudiants les grandes classes de méthodes expérimentales rencontrées en mécanique des fluides et approfondir les techniques de traitement de données qui leurs sont associées.

Parcours "Dynamique des fluides"

  • Ecoulements polyphasiques et interfaces  : Cet enseignement introduit à la phénoménologie et la modélisation des écoulements diphasiques. Ces écoulements sont présents notamment dans les chambres de combustion avec la problématique d’injection et de pulvérisation du carburant en fines gouttelettes.
  • Stabilité des écoulements  : En variant les paramètres d’un écoulement (par exemple, le nombre de Reynolds), des changements radicaux de régime sont observés : stationnaire, périodique, laminaire, turbulent, etc.. Ces changements sont la conséquence d’instabilités (amplification spontanée de petites perturbations) qui apparaissent une fois qu’un certain seuil est traversé dans l’espace des paramètres. Le but de ce cours est de développer la théorie de ces instabilités et son interprétation physique. Les principales questions adressées sont : Quand est-ce qu’un écoulement donné devient instable ? C’est-à-dire, comment déterminer le seuil d’instabilité ? Que devient un écoulement face à l’instabilité ?
  • Bases physiques de la turbulence  : Introduction à la description des écoulements turbulents en mécanique des fluides et aux concepts physiques qui sous-tendent souvent la modélisation.
  • Modélisation de la turbulence : Familiariser les étudiants avec les grands principes qui sous-tendent l’approche de modélisation des écoulements turbulents et illustrer cette démarche en présentant les modèles les plus classiques. L’objectif est de permettre la compréhension des modèles qui existent dans les codes de calculs d’écoulements turbulents ainsi que de donner des éléments permettant l’analyse des résultats et l’évaluation des performances des différents modèles. Une partie du cours porte sur des modèles très classiques (modèles statistiques en un point), tandis qu’une autre apporte des éléments sur des approches plus riches (modèles statistiques en deux points) ou plus modernes (technique de Simulation des Grandes Echelles et modélisation de sous-maille).
  • Mélange et chaos  : Après une introduction aux principes de base pour l’analyse du problème du mélange au sein d’un fluide, donner les éléments essentiels pour la compréhension des mécanismes physiques intervenant dans le mélange laminaire, en particulier le mélange chaotique, et dans le mélange turbulent. Remarque : ce cours comporte, dans sa troisième partie une brève introduction aux notions essentielles pour l’analyse des écoulements turbulents.

Parcours "Environnement"

  • Hydrodynamique fluviale  : Depuis des siècles, les fleuves et les rivières ont été exploités de plusieurs manières (par exemple, pour fournir de l’eau dans un but domestique ou d’irrigation, pour le transport, pour la génération d’électricité) et encore aujourd’hui les inondations d’un fleuve important peuvent avoir des effets dévastateurs en son voisinage. Le but de ce cours est de fournir aux étudiants une compréhension complète des processus fondamentaux en ingénierie hydraulique, à travers le développement de modèles appropriés mais simples.
  • Dynamique de l’atmosphère : ce cours traite des écoulements atmosphériques, à l’origine du transport et de la dispersion des polluants, en considérant une variété d’échelles spatiales et temporelles, allant des mouvements synoptiques à l’échelle planétaire aux mouvements très locaux qui se développent à proximité des obstacles.
  • Génie de l’océan et du littoral  : ce cours fournit des éléments de base indispensables à la compréhension des mécanismes physiques qui gouvernent la dynamique de l’atmosphère et de l’océan ainsi que leur couplage. L’influence de l’énergie solaire et du mouvement de la terre sur la dynamique globale sont étudiées dans leur manifestation à grande échelle.
  • Ecoulements gravitaires  : principalement en milieu à fort relief : volcanique, montagneux ou sous-marin. On distingue les écoulements denses (coulées de lave, de boue, de neige fondue, avalanches de débris) des ’écoulements dilués (coulées pyroclastiques, avalanches de neige aérosol, courants de turbidité, courants de densité). Du fait des grandes masses de matériaux mises en jeu, ces écoulements peuvent avoir des effets dévastateurs en termes de sécurité des personnes, des équipements humains, de modification durable des paysages. La gestion de ces risques naturels nécessite de comprendre les phénomènes physiques mis en jeu et de savoir modéliser ces écoulements particuliers ainsi que les instabilités qui se développent à la surface des écoulements denses.
  • Cycle de l’eau et risque d’inondation  : Posséder les notions de base permettant de comprendre et caractériser le fonctionnement hydrologique des bassins versants et de maîtriser les techniques aujourd’hui utilisées pour se prémunir du risque d’inondation.
  • Pollution et risques  : La couche limite atmosphérique est le lieu de nombreux processus physiques qui déterminent par exemple le temps, les efforts induits sur les bâtiments et les ponts ou la qualité de l’air que nous respirons. L’objectif de ce cours est d’expliquer les différents processus et leurs interactions entre eux ainsi que l’interaction entre l’atmosphère et la surface de la terre. C’est également d’exposer les différentes approches de modélisation disponibles actuellement.

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