Mécanique des Fluides et Physique Non-Linéaire - Centre de ...

Spécialité « Mécanique des Fluides et Physique Non-Linéaire »
Cette spécialité est commune aux masters de « Physique » et de « Mécanique,
Physique et Ingénierie ».
Elle s'appuie sur l'Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre
(IRPHE, UMR 6594), en partenariat (cours partagés) avec l'Ecole
Polytechnique Universitaire de Marseille (EPUM-ME), département « Mécanique-
Energétique », et l'Ecole Centrale Marseille (ECM), parcours « Ecoulements
Naturels et Industriels » (ENI).
Responsables de la spécialité :
Thomas Leweke, Directeur de Recherche CNRS (section CNRS: 10)
Mél: Thomas.Leweke@irphe.univ-mrs.fr
Tél.: 04 96 13 97 61 Marc Georgelin, Maître de Conférences (28e section CNU)
Mél: georgelin@irphe.univ-mrs.fr
Tél.: 04 96 13 97 54 Disciplines principales enseignées (5) :
- Mécanique des fluides (tourbillons, mélange, turbulence)
- Phénomènes de croissance et auto-organisation
- Instabilités dans les systèmes complexes
- Interfaces et fronts (flammes, capillarité)
- Calcul scientifique en mécanique physique Objectifs de la spécialité :
L'objectif est d'acquérir une culture scientifique de haut niveau en
physique macroscopique et en mécanique, avec les connaissances en méthodes
analytiques, expérimentales et numériques, nécessaires à l'étude et la
modélisation de phénomènes physiques hors équilibre. Le programme offre une
formation solide en physique non-linéaire et en mécanique des fluides, avec
des champs d'application très variés : phénomènes de croissance, dynamique
des interfaces, microfluidique, écoulements aérodynamiques, géophysiques et
marins, écoulements complexes et/ou turbulents, mélange et pulvérisation,
flammes, fronts d'ablation, détonations, ... En termes de compétences, l'objectif est une bonne maîtrise des méthodes
d'analyse de systèmes complexes macroscopiques et des outils de
laboratoire, pour la préparation d'un doctorat et la soutenance d'une thèse
et/ou la gestion d'un projet professionnel touchant à des sujets très
variés.
Poursuite d'études :
Doctorat relevant de la Mécanique des fluides et de la Physique non-
linéaire.
Métiers visés :
Chercheurs, Ingénieurs, Enseignants.
Structure de la spécialité : 1er semestre
Pendant le premier semestre, un large éventail d'Unités d'Enseignement (UE)
de 6 ECTS chacune, issues de la recherche à l'IRPHE, est proposé aux
étudiants. L'emploi du temps est organisé de sorte que chaque étudiant
puisse suivre un maximum de cours. Ce semestre est validé par l'obtention
de 30 ECTS. Ces cours servent également à compléter la formation des étudiants
préparant leur doctorat au sein de l'IRPHE. - UE 1 : Capillarité
- UE 2 : Dynamique et stabilité des tourbillons
- UE 3 : Écoulements et instabilités géophysiques
- UE 4 : Instabilités et auto-organisation
- UE 5 : Instabilités des écoulements ouverts
- UE 6 : Mélange
- UE 7 : Méthodes numériques avancées en mécanique des fluides
- UE 8 : Phénomènes de croissance
UEs partagées avec la spécialité « Ecoulements Diphasiques, Energétique et
Combustion » de l'EPUM-ME
- UE 9 : Diagnostics des écoulements
- UE 10 : Flammes et détonations
UEs partagées avec le parcours « Ecoulements Naturels et Industriels » de
l'ECM
- UE 11 : Interactions fluide-structures
- UE 12 : Turbulence
- UE 13 : Vagues extrêmes
Au-delà de cette liste, une UE de 6 ECTS peut être prise dans un autre
master de physique ou de mathématiques appliquées. Les étudiants sont encouragés à suivre les séminaires hebdomadaires communs
à l'IRPHE et l'IUSTI (UMR 6595). 2e semestre
Stage de recherche de 4 mois (30 ECTS)
Liste des enseignants: Fabien Anselmet Professeur - 60e section CNU
Paul Clavin Professeur - 62e section CNU
Bruno Denet Professeur - 62e section CNU
Jérôme Duplat Maître de Conférences - 62e section CNU
Uwe Ehrenstein Professeur - 60e section CNU
Christophe Eloy Maître de Conférences - 28e section CNU
Lazhar Houas Directeur de Recherche CNRS - section 10
Georges Jourdan Maître de Conférences - 60e section CNU
Christian Kharif Professeur - 60e section CNU
Michael Le Bars Chargé de Recherche CNRS - section 10
Thomas Leweke Directeur de Recherche CNRS - section 10
Patrice Meunier Chargé de Recherche CNRS - section 10
Bernard Molin Ingénieur Enseignant Chercheur - ECM
Fabrice Onofri Directeur de Recherche CNRS - section 10
Alain Pocheau Professeur - 28e section CNU
Kai Schneider Professeur - 60e section CNU
Yves-Marie Scolan Ingénieur Enseignant Chercheur - ECM
Emmanuel Villermaux Professeur - 62e section CNU |MODULE UE 1 : Capillarité |
|Equipe pédagogique |Emmanuel Villermaux |
|Public concerné |Voies R&D M2 |
|Cours |TD |TP |Total éq. TD |
|30 |- |- |45 |
|CONTENU | |
|Synopsis : |
|Les forces de cohésion entre les molécules d'un liquide ont des |
|conséquences sur la forme des volumes fluides à l'échelle |
|macroscopique. Ce sont elles aussi qui sont les ultimes responsables |
|de la fragmentation des liquides en gouttes. |
| |
|Contenu : |
|Origine et concept de tension de surface. idée et calcul de Laplace |
|(1805). Conséquences sur la forme des volumes fluides au repos. |
|Echelle capillaire, solutions classiques. Energie de surface, calcul |
|variationnel. Ondes capillaires, exemples. Le cas particulier de la |
|géométrie cylindrique, résultat de Plateau, conséquences. Cas des jets|
|et formation des gouttes. De l'instabilité primaire à l'acte de |
|séparation des gouttes jusqu'aux distributions de tailles dans les |
|sprays. nombreux exemples. Cas des nappes de Savart, des films de |
|Taylor-Culick. Présence d'une paroi solide (Young 1805). Mouillage, |
|lois d'étalement des gouttes Tanner-De Gennes, le problème de la ligne|
|de contact mobile, paradoxes. Démouillage, ruissellement, enduction, |
|Landau Levich et questions récentes. | |MODULE UE 2 : Dynamique et stabilité des tourbillons |
|Equipe pédagogique |Thomas Leweke |
| |Patrice Meunier |
|Public concerné |Voies R&D M2 |
|Cours |TD |TP |Total éq. TD |
|30 |- |- |45 |
|CONTENU | |
|- Fondamentaux : équations d'évolution, lois de conservation, |
|phénoménologie, modèles de tourbillons. |
|- Dynamique bidimensionnelle : vortex ponctuels, nappes de vorticité, |
|dynamique des contours. |
|- Dynamique des filaments : équations de Biot et Savart, anneaux de |
|vorticité, paires de vortex, instabilité de Crow. |
|- Structure et stabilité tridimensionnelle des vortex: modes de |
|Kelvin, instabilités centrifuge et elliptique. |
|- Applications aéronautiques et géophysiques; techniques |
|expérimentales. | |MODULE UE 3 : Ecoulements et instabilités géophysiques |
|Equipe pédagogique |Christophe Eloy |
| |Michael Le Bars |
|Public concerné |Voies R&D M2 |
|Cours |TD |TP |Total éq. TD |
|30 |- |- |45 |
|CONTENU | |
|- Introduction : enveloppes de la Terre et méthodes d'investigation. |
|- Convection dans le manteau et le noyau terrestres. |
|- Instabilités inertielles elliptiques et de précession. |
|- Dynamos planétaires : observations, modèles. |
|- Atmosphère et océan : structure, instabilités en milieu stratifié, |
|effets de la rotation. |
|MODULE UE 4 : Instabilité et auto-organisation |
|Equipe pédagogique |Alain Pocheau |
|Public concerné |Voies R&D M2 |
|Cours |TD |TP |Total éq. TD |
|30 |- |- |45 |
|CONTENU | |
|Objectifs : |
|Le cours vise à donner des méthodes générales d'étude de systèmes |
|non-linéaires spatiaux-temporels. Partant d'une étude détaillée d'une |
|instabilité absolue puis du concept de bifurcation, l'analyse |
|multi-échelle est appliquée pour déduire la dynamique d'enveloppe, |
|puis les instabilités secondaires et les sélections de modes ou de |
|vitesse qu'elle engendre. L'aspect temporel est abordé sous l'angle |
|des cycles limites induits par des oscillateurs ou des milieux |
|excitables. Les régimes fortement non-linéaires sont considérés dans |
|le cadre des systèmes dissipatifs avec comme guide le modèle de |
|Lorenz.