Mécanique des fluides, 8e édition

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Mécanique des fluides, 8e édition

Munson et al.

ISBN: 978-2-89377-574-6
© 2020
660 pages

Table des matières

1 INTRODUCTION
1.1 Quelques caractéristiques des fluides
1.2 Dimensions, homogénéité dimensionnelle et unités
1.3 Analyse du comportement des fluides
1.4 Mesures de la masse et du poids des fluides
1.5 Loi des gaz parfaits
1.6 Viscosité
1.7 Compressibilité des fluides
1.8 Pression de vapeur
1.9 Tension superficielle
1.10 Un brin d’histoire
1.11 Résumé du chapitre et guide d’étude

2 STATIQUE DES FLUIDES
2.1 Pression en un point
2.2 Équation de base pour le champ de pression
2.3 Variation de pression dans un fluide au repos
2.4 Atmosphère standard
2.5 Mesure de la pression
2.6 Manométrie
2.7 Dispositifs de mesure de pression mécaniques et électroniques
2.8 Force hydrostatique sur une surface plane
2.9 Prisme de pression
2.10 Force hydrostatique sur une surface courbe
2.11 Flottabilité, flottaison et stabilité
2.12 Variation de pression dans un fluide en mouvement rigide
2.13 Résumé du chapitre et guide d’étude

3 DYNAMIQUE — ÉQUATION DE BERNOULLI
3.1 Deuxième loi de Newton
3.2 F = ma le long d’une ligne de courant
3.3 F = ma normale à une ligne de courant
3.4 Interprétations physiques et formes alternatives de l’équation de Bernoulli
3.5 Pression statique, d’arrêt, dynamique et totale
3.6 Exemples d’utilisation de l’équation de Bernoulli
3.7 Ligne d’énergie et ligne piézométrique
3.8 Restrictions de l’équation de Bernoulli
3.9 Résumé du chapitre et guide d’étude

4 CINÉMATIQUE DES FLUIDES
4.1 Champ de vitesse
4.2 Champ d’accélération
4.3 Représentation par volume de contrôle et par système
4.4 Théorème de transport de Reynolds
4.5 Résumé du chapitre et guide d’étude

5 ANALYSE PAR VOLUMES DE CONTRÔLE FINIS
5.1 Conservation de la masse – Équation de continuité
5.2 Deuxième loi de Newton — Équations de quantité de mouvement linéaire et du moment cinétique
5.3 Première loi de la thermodynamique – L’équation d’énergie
5.4 Deuxième loi de la thermodynamique – L’écoulement irréversible
5.5 Résumé du chapitre et guide d’étude

6 ANALYSE DIFFÉRENTIELLE DE L’ÉCOULEMENT DES FLUIDES
6.1 Cinématique d’un élément de fluide
6.2 Conservation de la masse
6.3 L’équation de quantité de mouvement linéaire
6.4 Écoulement non visqueux
6.5 Écoulements potentiels plans fondamentaux
6.6 Superposition des écoulements potentiels plans fondamentaux
6.7 Autres aspects de l’analyse des écoulements potentiels
6.8 Écoulements visqueux
6.9 Solutions simples pour les écoulements laminaires, visqueux et incompressibles
6.10 Autres aspects de l’analyse différentielle
6.11 Résumé du chapitre et guide d’étude

7 ANALYSE DIMENSIONNELLE, SIMILITUDE ET MODÉLISATION
7.1 Le besoin d’une analyse dimensionnelle
7.2 Théorème de Pi de Buckingham
7.3 Détermination des termes pi
7.4 Commentaires supplémentaires sur l’analyse dimensionnelle
7.5 Détermination des termes pi par inspection
7.6 Groupes adimensionnels communs en mécanique des fluides
7.7 Corrélation des données expérimentales
7.8 Modélisation et similitude
7.9 Études types
7.10 Similitude basée sur les équations différentielles directrices
7.11 Résumé du chapitre et guide d’étude

8 ÉCOULEMENT VISQUEUX DANS LES CONDUITES
8.1 Caractéristiques générales de l’écoulement en charge
8.2 Écoulement laminaire pleinement développé
8.3 Écoulement turbulent pleinement développé
8.4 Analyse dimensionnelle de l’écoulement en charge
8.5 Exemples d’écoulements en charge
8.6 Mesure du débit dans les conduites
8.7 Résumé du chapitre et guide d’étude

9 ÉCOULEMENT AUTOUR DE CORPS SUBMERGÉS
9.1 Principales caractéristiques des écoulements externes
9.2 Propriétés de la couche limite
9.3 Traînée
9.4 Portance
9.5 Résumé du chapitre et guide d’étude

10 TURBOMACHINES
10.1 Introduction
10.2 Considérations énergétiques élémentaires
10.3 Principe de la quantité de mouvement angulaire
10.4 Pompes radiales
10.5 Paramètres adimensionnels et règles de similitude
10.6 Pompes axiales et mixtes
10.7 Ventilateurs
10.8 Résumé du chapitre et guide d’étude

Annexes

Chapitres supplémentaires en version originale anglaise
10 OPEN-CHANEL FLOW
11 COMPRESSIBLE FLOW
Ces deux chapitres sont offerts en numérique et inclus dans la version qui accompagne le livre imprimé.

Sommaire

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De toutes les éditions, les auteurs comprennent que le sujet est difficile pour l’étudiant ingénieur et déploient donc tous les efforts pour rendre concret les concepts de la mécanique des fluides. Les auteurs proposent une couverture thématique complète tout en misant sur une approche pédagogique visuelle et efficace avec des centaines d’exemples quotidiens de phénomènes d’écoulement de fluides, des problèmes variés et des applications concrètes de la mécanique des fluides. Abondamment illustré, le contenu théorique et pratique est bonifié par des dizaines de segments vidéo illustrant de façon intéressante les différents phénomènes. Consulter la liste des vidéos.

Les notions sont présentées de manière à gagner progressivement en confiance lors de la résolution de problèmes. Chaque notion importante est examinée en termes de mise en situation simple et facile à comprendre avant que des caractéristiques plus complexes ne soient introduites.

Offert en deux formats :

Version numérique 101,95 $
Contient la théorie, les problèmes, les réponses aux problèmes et 147 vidéos en lien avec la matière.

Version numérique + Contenu théorique imprimé 137,95 $
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Version numérique

La version numérique contient la théorie, les problèmes, les réponses aux problèmes et 147 vidéos en lien avec la matière.

Matériel complémentaire

Matériel pédagogique pour l'enseignant
Contacter l'éditeur pour connaître les ressources disponibles.

Liste des vidéos
Ces vidéos sont en version originale anglaise.

Chapitre 1
Vidéo 1.1 Éruption du mont St Helens
Vidéo 1.2 Bactérie E. coli
Vidéo 1.3 Fluides visqueux
Vidéo 1.4 Condition de non-glissement
Vidéo 1.5 Viscosimètre à tube capillaire
Vidéo 1.6 Comportement non newtonien
Vidéo 1.7 Ballon rempli d’eau
Vidéo 1.8 Aussi vite qu’une balle
Vidéo 1.9 Lame de rasoir flottante
Vidéo 1.10 Remontée capillaire
Vidéo 1.11 Angle de contact

Chapitre 2
Vidéo 2.1 Pression sur une voiture
Vidéo 2.2 Démonstration de la pression atmosphérique
Vidéo 2.3 Mesure de la pression artérielle
Vidéo 2.4 Manomètre à tube de Bourdon
Vidéo 2.5 Barrage de Hoover
Vidéo 2.6 Bouteille à bouchon
Vidéo 2.7 Plongeur cartésien
Vidéo 2.8 Hydromètre
Vidéo 2.9 Flottabilité atmosphérique
Vidéo 2.10 Différences de masse volumique dans les fluides
Vidéo 2.11 Stabilité d’un cube flottant
Vidéo 2.12 Stabilité d’une barge

Chapitre 3
Vidéo 3.1 Lignes de courant à travers un profil aérodynamique
Vidéo 3.2 Balle en équilibre
Vidéo 3.3 Écoulement autour d’un cycliste
Vidéo 3.4 Séparateur hydrocyclone
Vidéo 3.5 Vortex à l’extrémité d’une aile d’avion
Vidéo 3.6 Vortex libre
Vidéo 3.7 Point d’arrêt
Vidéo 3.8 Indicateur de vitesse de l’air
Vidéo 3.9 Écoulement à partir d’un réservoir
Vidéo 3.10 Canal Venturi
Vidéo 3.11 Oscillation dans un tube en U
Vidéo 3.12 Débit dans une cavité

Chapitre 4
Vidéo 4.1 Ligne d’émission
Vidéo 4.2 Champ de vitesse
Vidéo 4.3 Cylindre – Vecteurs vitesse
Vidéo 4.4 Suivez les particules (expérience)
Vidéo 4.5 Suivez les particules (ordinateur)
Vidéo 4.6 Écoulement d’air sur une aile
Vidéo 4.7 Types d’écoulement
Vidéo 4.8 Tache rouge de Jupiter
Vidéo 4.9 Lignes de courant
Vidéo 4.10 Lignes d’émission
Vidéo 4.11.Trajectoires
Vidéo 4.12.Écoulement non permanent
Vidéo 4.13.Coordonnées curvilignes
Vidéo 4.14.Volume de contrôle

Chapitre 5
Vidéo 5.1 Écoulement dans un évier
Vidéo 5.2 Filtre à vide
Vidéo 5.3 Écoulement dans une contraction
Vidéo 5.4 Dynamique du panache d’une cheminée
Vidéo 5.5 Propulsion marine
Vidéo 5.6 Force due à un jet d’eau
Vidéo 5.7 Flux de quantité de mouvement d’un jet d’air
Vidéo 5.8 Tuyau d’incendie
Vidéo 5.9 Méduse
Vidéo 5.10 Courir sur l’eau
Vidéo 5.11 Poussée d’une buse d’arrosage
Vidéo 5.12 Arroseur rotatif pour pelouse
Vidéo 5.13 Arroseur à impulsion pour pelouse
Vidéo 5.14 Turbine Pelton
Vidéo 5.15 Transfert d’énergie
Vidéo 5.16 Aérateur de plante aquatique

Chapitre 6
Vidéo 6.1 Rotation de contours de pression d’un ballon de football
Vidéo 6.2 Rotation de vecteurs de vitesse d’un ballon de football
Vidéo 6.3 Déformation de cisaillement
Vidéo 6.4 Vortex dans un bécher
Vidéo 6.5 Demi-corps
Vidéo 6.6 Cylindre circulaire
Vidéo 6.7 Ellipse
Vidéo 6.8 Cylindre circulaire avec une séparation
Vidéo 6.9 Forces sur la balle suspendue
Vidéo 6.10 Écoulement potentiel et visqueux
Vidéo 6.11 Écoulement potentiel
Vidéo 6.12 Condition limite de non-glissement
Vidéo 6.13 Non-glissement liquide-liquide
Vidéo 6.14 Écoulement laminaire
Vidéo 6.15 Écoulement complexe dans une conduite
Vidéo 6.16 Exemple de MFN

Chapitre 7
Vidéo 7.1 Mouche réelle et son modèle
Vidéo 7.2 Écoulement sur une plaque
Vidéo 7.3 Nombre de Reynolds
Vidéo 7.4 Nombre Froude
Vidéo 7.5 Nombre de Strouhal
Vidéo 7.6 Nombre de Weber
Vidéo 7.7 Écoulement de Stokes
Vidéo 7.8 Modèle d’avion
Vidéo 7.9 Modèles environnementaux
Vidéo 7.10 Écoulement derrière une ellipse
Vidéo 7.11 Modèle d’étang de pisciculture
Vidéo 7.12 Modèle distordu de rivière
Vidéo 7.13 Modèles d’ingénierie éolienne
Vidéo 7.14 Essai sur un modèle d’avion dans l’eau
Vidéo 7.15 Soufflerie à grande échelle
Vidéo 7.16 Modèle de voiture de course grandeur nature
Vidéo 7.17 Modèle d’écoulement fluvial
Vidéo 7.18 Modèle de bateau
Vidéo 7.19 Modèle de barrage
Vidéo 7.20 Essai sur un grand modèle de yacht

Chapitre 8
Vidéo 8.1 Jet turbulent
Vidéo 8.2 Écoulement en charge laminaire/turbulent
Vidéo 8.3 Irrégularité turbulente dans un écoulement en charge
Vidéo 8.4 Mélange laminaire et turbulent
Vidéo 8.5 Remuer la crème dans le café
Vidéo 8.6 Remuer la couleur dans la peinture
Vidéo 8.7 Turbulence dans un bol
Vidéo 8.8 Écoulement turbulent dans un canal
Vidéo 8.9 Passage d’un écoulement du régime laminaire à turbulent dans une conduite
Vidéo 8.10 Profils de vitesse laminaire et turbulent
Vidéo 8.11 Grille 2D présentant une turbulence dans un film de savon
Vidéo 8.12 Écoulements d’entrée et de sortie
Vidéo 8.13 Écoulement séparé dans un diffuseur
Vidéo 8.14 Système d’échappement de voiture
Vidéo 8.15 Rotamètre
Vidéo 8.16 Compteur d’eau

Chapitre 9
Vidéo 9.1 Atterrissage d’une navette spatiale
Vidéo 9.2 Corps fuselé et émoussé
Vidéo 9.3 Sillage aérodynamique d’un être humain
Vidéo 9.4 Couche limite laminaire
Vidéo 9.5 Transition du régime laminaire au régime turbulent
Vidéo 9.6 Épaisseur de la couche limite
Vidéo 9.7 Transition sur une plaque plane
Vidéo 9.8 Écoulement aléatoire non turbulent
Vidéo 9.9 .Rafales de neige
Vidéo 9.10 Effet de la forme d’un corps sur le gradient de pression
Vidéo 9.11 .Parachute
Vidéo 9.12 Allée de tourbillons de Karman
Vidéo 9.13 Écoulement autour d’un cylindre
Vidéo 9.14 Pancarte en oscillation
Vidéo 9.15 Écoulement autour d’une plaque plane
Vidéo 9.16 Écoulement autour d’une ellipse
Vidéo 9.17 Sillage d’une balle de golf et d’une balle lisse
Vidéo 9.18 Motomarine
Vidéo 9.19 Traînée d’un camion
Vidéo 9.20 Aérodynamisme d’une automobile
Vidéo 9.21 Décrochage
Vidéo 9.22 Vol d’une chauve-souris
Vidéo 9.23 Volet de bord de fuite
Vidéo 9.24 Bec de bord d’attaque
Vidéo 9.25 Vortex de bout d’aile

Chapitre 10
Vidéo 10.1 Éolienne
Vidéo 10.2 Arroseur de pelouse
Vidéo 10.3 Pompe lave-glace
Vidéo 10.4 Arroseur de pelouse de type Pelton
Vidéo 10.5 Fraise dentaire

Caractéristiques

Illustrations, photographies - Nombreuses photographies et illustrations sont utilisées en marge pour mettre en évidence divers points dans le texte ou pour enrichir les exemples et les problèmes.

Vidéos - La mécanique des fluides étant un sujet «visuel», 147 segments vidéo illustrent des applications intéressantes et pratiques de phénomènes de fluides réels. Chaque segment vidéo est identifié à l’emplacement approprié dans le texte par une icône vidéo. Chaque clip vidéo possède une description textuelle associée distincte de ce qui est montré dans la vidéo. Plusieurs problèmes d’entraînement sont en rapport avec des vidéos. Consulter la liste des vidéos.

Applications L’ensemble des 60 courtes histoires « APPLICATION » illustrent de manière nouvelle et importante la manière dont la mécanique des fluides affecte nos vies.

Exemples Pas moins de 130 exemples avec solutions détaillées dont certains proposent des changements de paramètres pour reconnaître leurs effets sur les principes de base impliqués. Tous les exemples adoptent la méthodologie de résolution de problèmes : Donnée – Question – Solution - Commentaire.

Problèmes Insistant sur leur dimension pratique, les 536 problèmes, avec réponses à la fin du chapître, sont classés comme soit standard, informatique, pour discussion en classe, liés aux «Applications» basés sur vidéo, d’approfondissement, parfois même obligeant à documenter par une photo/image inédite pour la rédaction d’un bref rapport. Pour les solutions détaillées aux problèmes, s'adresser à l'éditeur.