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Mécanique des fluides aÇe nge l aCi m bal a sciences de l’ingénieur CD-Rom Incl

Mécanique des fluides aÇe nge l aCi m bal a sciences de l’ingénieur CD-Rom Inclus Fondements et applications Trad u ct i o n fran çaise : A . Ch ag n e s, S. G riv eau , V . Lai r, A . Ri n g u ed é Mécanique des fluides Dans la collection « Sciences de l’ingénieur » ALEXANDER, SADIKU, Analyse des circuits électriques BEER, JOHNSTON, BENEDETTI, TREMBLAY, Mécanique pour ingénieur. Vol. 1 Statique BEER, JOHNSTON, COLLET, MAYER, Mécanique pour ingénieur. Vol. 2 Dynamique BOLES, CENGEL, LACROIX, Thermodynamique. Une approche pragmatique, 2e éd. GHASEM, HENDA, Bilans matière et énergétique pour l’ingénierie chimique. Principes et applications pratiques REDDY, Mécanique des milieux continus SEDRA & SMITH, Circuits microélectroniques WELTNER, WEBER, SCHUSTER, GROSJEAN, Mathématiques pour physiciens et ingénieurs Traduction de la 2e édition américaine par A. Chagnes, S. Griveau, V. Lair, A. Ringuedé Mécanique des fluides Yunus A. Çengel John M. Cimbala Fluid Mechanics. Fundamentals and Applications, 2e ed by Y.A. Çengel and J.M. Cimbala, Copyright © 2010 by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. Mécanique des fluides. Fondements et applications, Y.A. Çengel et J.M. Cimbala. Copyright © 2017 par De Boeck Supérieur. All rights reserved. © De Boeck Supérieur s.a., 2017 Rue du Bosquet, 7, B-1348 Louvain-la-Neuve Pour la traduction et l’adaptation française Tous droits réservés pour tous pays. Il est interdit, sauf accord préalable et écrit de l’éditeur, de reproduire (notamment par photocopie) partiellement ou totalement le présent ouvrage, de le stocker dans une banque de données ou de le communiquer au public, sous quelque forme et de quelque manière que ce soit. Imprimé en Italie Dépôt légal : Bibliothèque nationale, Paris : septembre 2017 ISBN : 978-2-8041-6483-6 Bibliothèque royale de Belgique, Bruxelles : 2017/13647/121 D é d i c a c e Pour les étudiants – En espérant exalter votre envie et votre enthousiasme pour explorer le mode de fonctionnement de notre monde intérieur pour lequel la mécanique des fluides joue un rôle fascinant. Notre souhait est que ce livre vous donne envie d’apprendre, pas uniquement la mécanique des fluides, mais aussi ce qui se cache derrière la vie. À p r o p o s d e s a u t e u r s Yunus A. Çengel est professeur émérite de génie mécanique à Réno, Uni- versité du Nevada. Il a été diplômé d’un Bachelor de génie mécanique à l’Univer- sité technique d’Istanbul puis d’un master et d’un doctorat en génie mécanique de l’Université d’État de Caroline du Nord. Ses recherches concernent les énergies renouvelables, la désalination, l’analyse exergétique, l’amélioration des transferts de chaleur, le transfert de chaleur par radiation et la conservation de l’énergie. Il a été directeur du centre d’essai industriel (IAC) à l’Université du Nevada (Reno) de 1996 à 2000. Il a dirigé des équipes d’étudiants en ingénierie dans de nombreuses usines de fabrication du nord du Nevada et de Californie lors d’essais industriels. C’est dans ce cadre qu’il a participé à la rédaction de rapports sur la conservation de l’énergie, la minimisation des déchets, l’amélioration de la productivité. Le Dr. Çengel est co-auteur d’un ouvrage intitulé « Thermodynamics : An engi- neering Approach », 6ème édition (2008) qui est publié chez McGraw-Hill. Il est aussi auteur d’un livre de cours intitulé « Heat Transfert : A practical Approach », 3ème édition (2007), et coauteur d’un autre ouvrage intitulé « Fundamentals of Ther- mal Fluid Sciences », 3ème édition (2008), tous deux publiés chez McGraw-Hill. Certains de ses ouvrages ont été traduits en chinois, japonais, coréen, espagnol, turc, italien et grec. Le Dr. Çengel a reçu plusieurs prix pédagogiques ainsi que le prix d’Auteur de la Meriam/Wiley ASEE pour les excellents ouvrages qu’il a publiés en 1992 et 2000. Le Dr. Çengel est membre des Ingénieurs Professionnels de l’état du Nevada et de l’American Society of Mechanical Engineers (ASME) ainsi que de l’American Society for Engineering Education (ASEE). John M. Cimbala est Professeur de Génie Mécanique à l’Université d’État de Pennsylvanie (University Park). Il a été diplôme d’un bachelor en génie aérospacial de Penn State et d’un master en aéronautique de l’Institut de Technologie de Cali- fornie. Il a eu son diplôme de docteur en aéronautique de l’Université CalTech en 1984 sous la supervision du professeur Anatol Roshko dont il sera toujours recon- naissant. Ses domaines de recherche incluent la mécanique des fluides (expérience et calcul), les transferts de chaleur, les turbulences, la modélisation des turbulences, les turbomachines, la qualité de l’air intérieur et le contrôle de la pollution dans l’air. Durant ses études universitaires en 1993-1994, le Professeur Cimbala pris un congé sabbatique de l’Université et travailla pour la NASA au Centre de Recherche de Langley, où il apprit beaucoup sur les calculs CFD et la modélisation des tur- bulences. Le Dr. Cimbala est coauteur de trois autres ouvrages : « Indoor Air Quality Engi- neering : Environmental Health and Control of Indor Pollutants » (2003) publié par Marcel-Dekker, Inc. ; « Essentials of Fluids Mechanics : Fundamentals and Applications » (2008 ; et « Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences », 3ème édi- tion (2008), tous deux publiés par McGraw-Hill. Il a aussi contribué à des parties d’autres livres, et il est auteur et co-auteur d’une douzaine d’articles dans des jour- naux et actes de congrès. Davantage d’informations peuvent être lues sur www. mne.psu.edu/cimbala. Le Professeur Cimbala a reçu plusieurs récompenses pour ses qualités pédago- giques. Ses ouvrages peuvent être considérés comme une extension de son amour de l’enseignement. Il est membre de l’American Institute of Aeronautics and Astro- nautics (AIAA, de l’American Society for Engineering Education (ASEE) et de l’American Physical Society (APS). 1 S o m m a i r e c h a p i t r e 1 Introduction et concepts de base 1 c h a p i t r e 2 Propriétés des fluides 37 c h a p i t r e 3 Pression et Statique des fluides 73 c h a p i t r e 4 Cinématique des fluides 131 c h a p i t r e 5 Équations de masse, de Bernoulli et d’énergie 183 c h a p i t r e 6 Analyse de la quantité de mouvement des systèmes d’écoulement 239 c h a p i t r e 7 ANALYSE DIMENSIONNELLE ET MODÉLISATION 283 c h a p i t r e 8 Écoulement dans les conduites 337 c h a p i t r e 9 ANALYSE DIFFÉRENTIELLE DE COULÉE 417 c h a p i t r e 1 0 Solutions approchées de l’équation de Navier-Stokes 489 c h a p i t r e 1 1 Écoulement externe : traînée et portance 581 c h a p i t r e 1 2 Écoulement compressible 633 c h a p i t r e 1 3 Écoulement à surface libre 699 c h a p i t r e 1 4 Turbomachine 757 c h a p i t r e 1 5 Introduction à la mécanique des fluides numérique 847 T a b l e d e s m a t i è r e s Avant-propos xv c h a p i t r e 1 Introduction et concepts de base 1 1–1 Introduction 2 Qu’est-ce qu’un fluide ? 2 Domaines d’application de la mécanique des fluides 4 1–2 La condition de non glissement 6 1–3 Bref historique de la mécanique des fluides 7 1–4 Classification des écoulements des fluides 9 Domaines visqueux ou fluides d’un écoulement 10 Écoulement interne ou externe 10 Écoulement compressible ou incompressible 10 Écoulement laminaire ou turbulent 11 Écoulement naturel (non forcé) ou forcé 11 Écoulement stationnaire ou non stationnaire 12 Écoulement à 1-,2- et 3-dimensions 13 1–5 Système et élément de volume 14 1–6 Importance des dimensions et des unités 15 1–7 Modélisation mathématique des problèmes d’ingénierie 21 Modélisation pour l’ingénierie 22 1–8 Technique de résolution des problèmes 23 Étape 1 : État du problème 24 Étape 2 : Schématisation 24 Étape 3 : Hypothèses et approximations 24 Étape 4 : Lois de la physique 24 Étape 5 : Propriétés 24 Étape 6 : Calculs 25 Étape 7 : Raisonnement, vérification et discussion 25 1–9 Le marché des logiciels d’ingénierie 25 Solveur d’équation d’ingénierie (EES pour Engineering Equation Solver) 26 FlowLab 27 1–10 Exactitude, précision et chiffres significatifs 28 Résumé 31 Références et lectures conseillées 31 Illustration marquante : Qu’est-ce qu’ont en commun les explosions nucléaires et les gouttes d’eau ? 32 Problèmes 33 c h a p i t r e 2 Propriétés des fluides 37 2–1 Introduction 38 Continuum 38 2–2 Masse volumique et densité 39 Masse volumique des gaz parfaits 40 2–3 Pression de vapeur et cavitation 41 2–4 Énergie et chaleur spécifique 43 2–5 Coefficient de compressibilité et vitesse du son 44 Coefficient de compressibilité 44 Coefficient de dilatation isobare 46 Vitesse du son et nombre de Mach 48 2–6 Viscosité 50 2–7 Tension de surface et effet de capillarité 55 Effet de capillarité 58 Résumé 61 Exemple d’application : uploads/Ingenierie_Lourd/ mdf-livre-version-fr.pdf