LMECA2195 - Dynamique des gaz et écoulements réactionnels

Course description for LMECA2195 (English)

Tilte of the course [sigle]:

Gasdynamics and reacting flows [ LMECA2195 ]

Volume (credits ECTS et hours):

5,0 credits ECTS [30,0 h + 30,0 h]

Quadrimestre:

2q

Teachers:

PAPALEXANDRIS Miltiadis

Language:

English

Place of the course:

Louvain-la-Neuve

Online resources:

http://icampus.uclouvain.be/claroline/course/index.php?cid=LMECA2195

Prerequisite:

Main themes:

  • Governing equations of compressible flows

  • Steady and unsteady compressible flows in one dimension

  • Steady compressible flows in two and three dimensions

  • Supersonic combustion – detonations

  • Subsonic combustion - deflagrations, explosions

  • Introduction of multiphase compressible flows.

Learning outcomes:

Contribution of the course to the program objectives (N°)



With respect to the reference AA of the programme of studies ``Master in Mechanical Engineering’’, this course contributes to the development and acquisition of the following skills

  • AA1.1, AA1.2, AA1.3

  • AA2.2, AA2.4, AA2.5

  • AA3.2, AA3.3

  • AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4.4

  • AA5.1, AA5.4, AA5.6

  • AA6.1, AA6.4



Specific learning outcomes of the course



Study of compressible gaseous flows, including supersonic flows. Study of reacting flows in which compressibility effects are deemed important. Presentation of industrial and technological applications.

Evaluation methods:

  • Written exam, with open books and notes. The score on the exam counts for 70% of the overall score on the course.

  • 3 homework assignments. The score on each assignment counts for 10% of the overall score on the course

Teaching methods:

  • Course lectures

  • Session of exercices

Content:

- Steady and unsteady compressible flows in one dimension Euler equations, characteristic decomposition, boundary conditions. Simple waves, shock waves. Rankine-Hugoniot relations, shcok formation, Riemman problem. Piston-induced flow. Wave interactions. Viscosity effects. Introduction to numerical methods.

-  Steady compressible flows in two and three dimensions Prandtl-Meyer expansion. Supersonic flow around projectiles. Method of characteristics. Oblique shocks. Supersonic combustion

-Detonations. Introduction. Chapman-Jouguet theory. ZND theory. Stability analysis. Multi-dimensional structure. Applications.

-Deflagrations. Introduction, balance equations, review of chemical kinetics. Structure of laminar premixed flames. Structure of laminar diffusion flames. Explosions Temperature distribution une a closed domain. Explosion theory and explosivity limits. Octane index. Accident prevention.

Bibliography:

  • P.A. Thompson, Compressible Fluid Dynamics, 1988. Compulsory.

  • Additional notes of the course LMECA2195. Compulsory, available on the site i-campus of the course.

  • Homework announcements. Compulsory, available on the site i-campus of the course

  • H.W. Liepmann & A. Roshko, Elements of Gas dynamics, Dover Edition, 1993. Recommended.

Other information:

Cycle and year of study:

> First year of Master [120] : mechanical engineering

> Second year of Master [120] : mechanical engineering

> First year of Master [120] : electro-mechanical engineering

> Second year of Master [120] : electro-mechanical engineering

Faculty or entity in charge:

MECA

Descriptif de cours pour LMECA2195 (français)

Intitulé du cours [sigle] :

Dynamique des gaz et écoulements réactionnels [ LMECA2195 ]

Volume (crédits ECTS et heures) :

5,0 crédits ECTS [30,0 h + 30,0 h]

Quadrimestre :

2q

Enseignants :

PAPALEXANDRIS Miltiadis

Langue d’enseignement :

Anglais

Lieu de l'activité :

Louvain-la-Neuve

Ressources en lignes :

http://icampus.uclouvain.be/claroline/course/index.php?cid=LMECA2195

Prérequis :

Thèmes abordés :

  • Equations de continuité pour un fluide compressible.

  • Ecoulements compressibles instationnaires à une dimension

  • Ecoulements compressibles stationnaires à deux dimensions

  • Combustion supersonique – détonations

  • Combustion subsonique – déflagrations

  • Explosions

  • Introduction aux écoulements compressibles multiphasiques

Acquis d’apprentissage :

Eu égard au référentiel AA du programme « Master ingénieur civil mécaniciens », ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants :

  • AA1.1, AA1.2, AA1.3

  • AA2.2, AA2.4, AA2.5

  • AA3.2, AA3.3

  • AA4.1, AA4.2, AA4.3, AA4.4

  • AA5.1, AA5.4, AA5.6

  • AA6.1, AA6.4

Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant aura eu une formation spécialisée en écoulements compressibles des gaz, y compris des écoulements supersoniques et en écoulements réactionnels avec des effets de compressibilité importants.  Présentation d'applications industrielles et technologiques.

Modes d'évaluation des acquis d'apprentissage :

  • Examen écrit, avec livres et notes ouverts. La note d'examen vaut 70% de la note finale.

  • Travaux pratiques (3 devoirs). La note sur chaque devoir compte pour 10% de la note finale.

Méthodes d'enseignement :

• Cours magistral

• Séances d’exercices

Contenu :

  • Ecoulements instationnaires 1D: Equations d'Euler, décomposition caractéristique, conditions aux limites. Ondes simples et ondes de discontinuité, Relations Rankine-Hugoniot, le problème de Riemann (écoulement dans un tube-à-choc). Ecoulement provoqué par un piston. Interactions des ondes. Effets de viscosité. Introduction aux méthodes de simulation numérique.

  • Ecoulements stationnaires 2D: Expansion Prandtl-Meyer. Ecoulement supersonique au tour d'un projectile. Méthode des caractéristiques. Ondes de choc obliques.

  • Détonations: Introduction, théorie de Chapman-Jouguet. Modèle ZND. Apparition des structures multidimensionnelles complexes. Applications.

  • Déflagrations: Généralités. Equations de bilan, rappel de cinétique chimique. Structure des flammes de prémélange. Structure des flammes de diffusion.

Bibliographie :

  • P.A. Thompson, Compressible Fluid Dynamics, 1988. Obligatoire.

  • Notes additionnelles du cours LMECA2195. Obligatoire, disponible sur le site i-campus du cours.

  • Enoncés des devoirs. Obligatoire, disponible sur le site i-campus du cours.

  • H.W. Liepmann & A. Roshko, Elements of Gas dynamics, Dover Edition, 1993. Conseillé.

Autres informations :

Cycle et année d'étude :

> Première année de master [120] : ingénieur civil mécanicien, à finalité spécialisée

> Deuxième année de master [120] : ingénieur civil mécanicien, à finalité spécialisée

> Première année de master [120] : ingénieur civil électromécanicien, à finalité spécialisée

> Deuxième année de master [120] : ingénieur civil électromécanicien, à finalité spécialisée

Faculté ou entité en charge :

MECA