Ouvrages

Réflexions suscitées à l’issue de la journée du 8 juin 2023 « Inversion de données faisant appel à un modèle en thermique : quels apports de l'intelligence artificielle ? » organisée par le groupe thématique METTI (Mesures Thermiques et Techniques Inverses) de la SFT.

Le programme et les présentations effectuées à l’occasion de cette journée sont accessibles sur le site de la SFT. Le présent document propose une introduction générale à la thématique puis un résumé des principaux résultats et des principales références proposés par tous les participants à cette journée, qu’ils soient ici chaleureusement remerciés.

Cette journée SFT et le présent numéro des Cahiers de la SFT ont été coordonnés par Jean-Luc Bataglia (Université de Bordeaux), Denis Maillet (Université de Lorraine) et Fabrice Rigollet (Aix Marseille Université)

• Cahier_IA_et_thermique.pdf (584.64 Ko)

Préambule

Présenter des théories physiques, c’est bien. Les appliquer, c’est encore mieux, car il est nécessaire de réduire la distance entre les raisonnements abstraits et leur mise en oeuvre concrète. Les visites guidées proposées ici ont été élaborées dans ce but, en s’appuyant uniquement sur les ouvrages de cours rappelés ci-dessous, pour assurer la meilleure cohérence possible à l’ensemble. En rédigeant ces exercices, l’auteur a lui-même rencontré quelques difficultés et noté certaines lacunes, d’où les Rappels et Compléments présentés en introduction. L’ensemble doit permettre au lecteur d’avoir tous les outils en main pour résoudre ces problèmes, au demeurant assez simples. Certains ne sont pas particulièrement originaux, mais tous ont été rédigés avec le souci de mettre l’accent sur un aspect particulier, souvent liés aux ordres de grandeur des résultats numériques. Enfin, ce qui a été recherché ici, ce n’est pas la profondeur théorique, mais un moyen de conduire la réflexion sur des voies pratiques.

Dans une première partie, ont été groupés des exercices de statique et d’aéraulique. La seconde partie est consacrée à l’hydraulique. Nous avons conservé les Rappels et Compléments de la première partie, en les complétant là où c’était nécessaire, et nous y avons ajouté un paragraphe Hydraulique.

Alors, bonnes visites. Vous pouvez oublier le guide, mais n’oubliez pas ce qu’il a voulu vous montrer au fil de ces déambulations !

Jacques PADET
Mai 2020

Exercices résolus et commentés :

• 1ère partie : Statique et aéraulique (2.1 Mo)
• 2ème partie : Hydraulique (2.8 Mo)

Remerciements

L’auteur tient à remercier chaleureusement la Société Française de Thermique, qui a accepté d’héberger ce recueil sur son site web.

Nomenclature

Abréviations :

• FEMM : Fluides en Ecoulement. Méthodes et Modèles, 2° éd. (2011)
• ET : Echangeurs Thermiques, 2° éd. (2012)
• PTC : Principes des Transferts Convectifs, 2° éd. (2010)
• EEG : Ecoulements Externes Gravitaires (2015)

Notations
Les notations utilisées sont les mêmes que dans les quatre références précédentes.

II. Vaporisation - Condensation - Fusion - Solidification

Les phénomènes de changement de phase sont mis en jeu dans la transformation de la matière, la conversion de l’énergie et dans de nombreuses questions environnementales.

Cet ouvrage collectif, dédié aux transitions de phase du premier ordre liquide-solide et liquide-vapeur, fait suite à une école CNRS organisée en 2009. Il réunit l’état des connaissances dans ces deux domaines en un même ensemble, afin de permettre au lecteur de se familiariser avec ces phénomènes complexes où de nombreuses similitudes et différences existent.

Cet ouvrage est structuré en deux tomes. 
Ce second tome est consacré aux aspects plus spécifiques du changement de phase liquide-vapeur : vaporisation, condensation et liquide-solide : fusion, solidification.

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Les directeurs des ouvrages

Hervé COMBEAU est professeur à l’Université de Lorraine. À l’École des Mines de Nancy, il enseigne la mécanique des fluides, les transferts de chaleur et de masse, la simulation numérique et la combustion. En outre, il est responsable du département «Procédés, Énergie et Environnement». Son domaine principal de recherche est la modélisation des phénomènes de transport se produisant pendant la solidification. Il a développé plusieurs logiciels utilisés dans l’industrie pour la prédiction des structures de solidification, des macro et microségrégations. Il anime depuis 2010 l’équipe de recherche ‘Solidification’ au sein de l’Institut Jean Lamour UMR Université de Lorraine - CNRS 7198.

Lounès TADRIST est professeur à l’Université d’Aix-Marseille. Il enseigne dans le domaine de la thermodynamique, de la mécanique des fluides, des transferts de chaleur et de masse, des composants et des systèmes énergétiques. Il conduit ses activités de recherche, dans les domaines des écoulements diphasiques, des phénomènes de changement de phase, des milieux poreux, et des instabilités hydrodynamiques. Il a développé plusieurs collaborations avec des industries de transformation de matière et de l’énergie. Depuis 2008, il dirige le laboratoire IUSTI UMR Aix-Marseille Université - CNRS 7343.

I. Fondements et applications

Les phénomènes de changement de phase sont mis en jeu dans la transformation de la matière, la conversion de l’énergie et dans de nombreuses questions environnementales.

Cet ouvrage collectif, dédié aux transitions de phase du premier ordre liquide-solide et liquide-vapeur, fait suite à une école CNRS organisée en 2009. Il réunit l’état des connaissances dans ces deux domaines en un même ensemble, afin de permettre au lecteur de se familiariser avec ces phénomènes complexes où de nombreuses similitudes et différences existent.

Cet ouvrage est structuré en deux tomes. 
Ce premier tome aborde les fondements et phénomènes physiques associés aux différents changements de phase et traite ensuite de quelques applications.

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Les directeurs des ouvrages

Hervé COMBEAU est professeur à l’Université de Lorraine. À l’École des Mines de Nancy, il enseigne la mécanique des fluides, les transferts de chaleur et de masse, la simulation numérique et la combustion. En outre, il est responsable du département «Procédés, Énergie et Environnement». Son domaine principal de recherche est la modélisation des phénomènes de transport se produisant pendant la solidification. Il a développé plusieurs logiciels utilisés dans l’industrie pour la prédiction des structures de solidification, des macro et microségrégations. Il anime depuis 2010 l’équipe de recherche ‘Solidification’ au sein de l’Institut Jean Lamour UMR Université de Lorraine - CNRS 7198.

Lounès TADRIST est professeur à l’Université d’Aix-Marseille. Il enseigne dans le domaine de la thermodynamique, de la mécanique des fluides, des transferts de chaleur et de masse, des composants et des systèmes énergétiques. Il conduit ses activités de recherche, dans les domaines des écoulements diphasiques, des phénomènes de changement de phase, des milieux poreux, et des instabilités hydrodynamiques. Il a développé plusieurs collaborations avec des industries de transformation de matière et de l’énergie. Depuis 2008, il dirige le laboratoire IUSTI UMR Aix-Marseille Université - CNRS 7343.

Deuxième édition complétée (Juillet 2015)
 

1. - Stratification d’un fluide dans le champ de pesanteur

1.0. - Notion de stratification
1.1. - Stratification de l’atmosphère au repos
1.2. - Stratification d’un liquide au repos
1.3. - Théorème d’Archimède
1.4. - Équilibre d’une atmosphère stratifiée
1.5. – Exemples de stratification thermique dans l’atmosphère
1.6. – Comportement d’une bouffée exogène
1.7. – Formation d’un nuage
1.8. – Approche dynamique de la stabilité
1.9. – Équilibre et stabilité des ballons à air chaud et des ballons à gaz
1.10. – Comportement comparé des ballons à air chaud et des ballons à gaz
1.11. – Équilibre et stratification d’un plan d’eau

ANNEXE 1.1. – Retour sur la dilatabilité de l’eau
ANNEXE 1.2. – Gradient de masse volumique dans l’air. Dilatabilité
ANNEXE 1.3 – Exercice : Un ballon sur Titan

2. – Écoulements atmosphériques

2.1. – Le vent et la couche limite atmosphérique
2.2. – Écoulement et stabilité d’une atmosphère stratifiée
2.3. – Modèle unidimensionnel : écoulement de Couette turbulent
2.4. – Stabilité de l’atmosphère et dispersion des effluents
2.5. – Structures thermoconvectives
2.6. – Panorama des critères de stabilité
2.7. – Quand le vent rencontre des obstacles

ANNEXE 2.1. – Exercice : Des tuiles dans le vent

3. – Écoulements à surface libre

3.1. – Présentation
3.2. – Caractères particuliers
3.3. – Écoulements uniformes : généralités
3.4. – Vitesse et débit dans les écoulements uniformes
3.5. – Écoulements graduellement variés
3.6. – Convection forcée dans les écoulements à surface libre

ANNEXE 3.1. – Convection dans un écoulement en film laminaire
ANNEXE 3.2. – Surface libre : contrainte tangentielle et coefficient d’échange
ANNEXE 3.3. – Les méandres d’un cours d’eau : une tentative d’optimisation
A3.3.1 – Pente optimale en régime turbulent
A3.3.2 – Aptitude d’un cours d’eau à former des méandres
A3.3.3 – Pente optimale en régime laminaire

ANNEXE 3.4. – Relation entre pente critique et nombre de Reynolds
Bibliographie.
Index

Bilans et utilisation efficiente et rationnelle illustrés par des exemples et exercices (Niveau C)

L’ouvrage développe la problématique de l’utilisation de l’énergie dans les entreprises actuelles, en une progression de 20 étapes regroupées en trois parties :
La 1e partie résume les bases physiques de la maîtrise de l’énergie. Elle détaille les bilans et l’effet de la composition de la matière dans les états stationnaires des systèmes industriels.
La 2e partie introduit les rendements énergétiques et surtout exergétiques. Elle illustre l’utilisation efficiente de l’énergie dans des classes différentes d’installations (pompe à chaleur), de dispositifs (échangeurs de chaleur), de techniques (cogénération) et d’agents énergétiques (vapeur).
L’objectif de la 3e partie est l’utilisation rationnelle, donc optimale, de l’énergie. Dépassant la physique macroscopique classique, sont présentés à cet effet de nouveaux procédés thermodynamiques (thermodynamique en temps fini, pincement) et également économiques et financiers, ainsi que leur programmation.
Les exercices résolus en fin de chapitres visent à fournir au lecteur des compétences l’incitant à formuler ses propres questions, et pour lui permettre d’y répondre, ils illustrent des méthodes spéciales comme la théorie des jeux, la fonction subjective d’utilité, et les maxima de Nash ou Pareto.

Collection : Technosup
Code : DANES
Format : 17.5 x 26 cm
Poids : 0.506 kg

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Seconde édition

Prologue - Plan de l'ouvrage - Nomenclature

• Chapitre 1 (255.27 Ko)

• Chapitre 2 (100.78 Ko)

• Chapitre 3 (158.78 Ko)

• Chapitre 4 (248.51 Ko)

• Chapitre 5 (72.62 Ko)

• Chapitre 6 (40.4 Ko)

• Chapitre 7 (168.26 Ko)

• Chapitre 8 (147.36 Ko)

• Problèmes corrigés (505.52 Ko)

Seconde édition revue et augmentée

• Présentation (1.38 Mo)

• Chapitre 1 (543.64 Ko)

• Chapitre 2 (600.92 Ko)

• Chapitre 3 (1.05 Mo)

• Chapitre 4 (1.59 Mo)

• Chapitre 5 (997.14 Ko)

• Chapitre 6 (868.21 Ko)

• Chapitre 7 (1.29 Mo)

• Index, bibliographie (186.52 Ko)

Cet ouvrage s’adresse aux étudiants, ingénieurs et chercheurs. Il aborde divers problèmes de rayonnement thermique et couplage dans les milieux dispersés. Les méthodes de détermination des propriétés thermiques radiatives expérimentales et théoriques de matériaux cellulaires de type mousse, fibreux, céramiques poreuses ou encore de super isolants nano-structurés sont présentées. 
Chaque chapitre propose des exemples de solutions de problèmes particuliers en insistant sur des approches simplifiées, faciles à mettre en œuvre. Les auteurs traitent également des aspects physiques fondamentaux liés aux transferts radiatifs et fournissent une liste très complète de références bibliographiques permettant aux lecteurs d’approfondir encore leur compréhension et connaissances.

• Couverture (59.83 Ko)
• Table des matières (24.93 Ko)
• Avant-propos (121.56 Ko)
• Préface et introduction (65.18 Ko)

Cet ouvrage s’adresse aux étudiants de licence de la filière sciences de la matière et des matériaux, aux élèves des IUT de Génie thermique et énergie, Génie industriel et maintenance, Génie civil et Mesures physiques, ainsi qu’aux élèves ingénieurs.

Ce manuel aborde la résolution des problèmes d’énergétique et de transferts thermiques à l’échelle macroscopique. après un rappel de thermodynamique des systèmes énergétiques au travers des bilans d’énergie, l’ouvrage aborde la modélisation des transferts de chaleur. Les transferts par conduction, convection et rayonnement sont traités dans le détail. dans chaque cas, il est tout d’abord décrit l’origine physique des transferts puis les outils de modélisation permettant de traiter les problèmes rencontrés en pratique.

Chaque chapitre propose un exposé pédagogique des connaissances de base en thermique, accompagné d’exercices corrigés. Ces exercices couvrent l’ensemble des connaissances développées dans le cours.

• Couverture (1.13 Mo)
• Table des matières (100.75 Ko)
• Avant-propos (38.75 Ko)

Seconde édition révisée 2010

• Table des matières (14.56 Ko)
• Nomenclature (22.1 Ko)
• Prologue (22.29 Ko)

• Chapitre 0 (27.26 Ko)

• Chapitre 1 (679.22 Ko)

• Chapitre 2 (241.98 Ko)

• Chapitre 3 (1.21 Mo)

• Chapitre 4 (400 Ko)

• Chapitre 5 (1007.78 Ko)

• Chapitre 6 (389.9 Ko)

• Chapitre 7 (85.65 Ko)

• Sources bibiliographiques (22.83 Ko)
• Index (6.63 Ko)