Géométrie sphérique avec une dépendance spatiale selon r seulement. Cas général admis sans démonstration: $$$\mu c \frac{\partial T}{\partial t}= \lambda \Delta T$$$ Équation de la diffusion thermique avec terme de source Exemple de l'effet Joule dans une barre. Généralisation admise: $$$\mu c \frac{\partial T}{\partial t}= \lambda \Delta T + p$$$ Régimes stationnaires Cadre de l'étude: Régime stationnaire, transfert thermique entre deux thermostats, uniformité de la puissance transférée. Résistance thermique: définition Analogie électrique: grandeurs analogues, lois d'association Application au calcul d'une résistance thermique; cas des géométries linéaire, cylindrique et sphérique. Cas des régimes lentement variables (ARQS) Transfert thermique à une interface solide/fluide Description phénoménologique: couche limite thermique, influence de la vitesse d'écoulement. Loi phénoménologique de Newton. Ordre de grandeur du coefficient h: Type de transfert Fluide h en W. m$$$^{-2}\mbox{. K}^{-1}$$$ Convection naturelle gaz 5 à 30 liquide 100 à 1 000 Convection forcée 10 à 300 100 à 10 000 Résistance thermique pariétale Exemple de mise en œuvre pour un tuyau placé dans l'air et parcouru par de l'eau chaude.
La raison principale de cette démarche est que l'équation régulière d'écoulement des eaux souterraines (équation de diffusion) conduit à des singularités aux limites de la hauteur de chute constante à des temps très faibles. Cette forme est plus rigoureuse sur le plan mathématique, mais conduit à une équation hyperbolique d'écoulement des eaux souterraines, qui est plus difficile à résoudre et n'est utile qu'à de très petits temps, typiquement hors du domaine de l'utilisation pratique. Forme de Brinkman de la loi de DarcyEdit Une autre extension de la forme traditionnelle de la loi de Darcy est le terme de Brinkman, qui est utilisé pour tenir compte de l'écoulement transitoire entre les frontières (introduit par Brinkman en 1949), – β ∇ 2 q + q = – k μ ∇ p, {\displaystyle -\beta \nabla ^{2}q+q=-{\frac {k}{\mu}}\nabla p\,, } où β est un terme de viscosité effective. Ce terme de correction tient compte de l'écoulement à travers un milieu dont les grains sont eux-mêmes poreux, mais il est difficile à utiliser et est généralement négligé.
Selon ce schéma, deux voies pour réduire la conductivité thermique du bismuth pur ont été explorées: la nanostructuration et l'augmentation de la quantité de défauts (joints de grains). Pour explorer de façon large les effets de nanostructuration, et ceci pour de multiples configurations: films minces, nanofils ou structure polycristalline, la modélisation est un outil de choix. Au-delà de la simple évaluation de la conduction thermique du matériau en volume, l'équation de transport de Boltzmann permet de décrire le transport de chaleur à l'échelle atomique, où la chaleur est portée par les paquets d'ondes de phonons. Cette équation générique est ici associée aux courbes de dispersion des phonons, obtenues par calculs ab initio dans le cadre de la théorie de perturbation de la fonctionnelle de densité (DFPT). Les termes de diffusion aux interfaces ont aussi été pris en compte avec soin pour tenir compte des joints de grain et/ou des limites spatiales de la structure. Diffusion phonon-phonon: les deux premiers schémas décrivent l'interaction entre phonons optiques et acoustiques qui a un effet important sur l'amplitude de la conductivité thermique du réseau; Le 3 ème schéma décrit la diffusion simple d'un phonon sur un défaut, et le dernier la diffusion simple d'un phonon au niveau d'une interface.
À la vitesse); analogie avec la diffusion thermique et la diffusion de particules. Interprétation simple en terme de chocs. Interprétation du nombre de Reynolds comme rapport convection/diffusion. Correction: fin du TD Bernoulli, TD Poiseuille Mardi 25 janvier: Cours: Ch 4: Bilans macroscopiques: I: Bilans de quantité de mouvement: exemple du tuyau coudé II: généralisation. II: Exemples: fusée et éolienne. Exercices: correction: ex1 du TD viscosité À faire: fin du TD viscosité pour mercredi Mercredi 26 janvier: Cours: Ch 4: Bilans macroscopiques: III: Bilans d'énergie cinétique en régime permanent: TPC, applications: pompe, éolienne, problème de la bande convoyeuse. Ch 5: Compléments sur les ondes sonores: I: Rappels: description lagrangienne II: Description eulérienne: approximation acoustique, équation d'Euler: développement en ne gardant que les termes d'ordre 1: lien vitesse/surpression. Conservation de la matière dans l'approximation Acoustique. Correction: fin du TD viscosité À faire: ex du TD bilans macroscopiques pour vendredi Vendredi 28 janvier Cours: Thermodynamique d'un système en écoulement: équation de base (1er principe industriel), expression du travail des parties mobiles, applications: turbine, tuyère Diffusion de particules: I: La diffusion moléculaire: Mise en évidence expérimentale: tache d'encre, sucre.
2021-B1: On s'intéresse à un système différentiel pouvant modéliser une chaîne d'ADN comme un ensemble de pendules oscillants. On discute de la possibilité d'avoir des solutions périodiques et de trouver un schéma numérique adapté pour le système hamiltonien. 2019-B1: Nous allons donner un bref aperçu de la théorie mathématique des ondelettes qui décompose des fonctions dans des bases hilbertiennes bien choisies. On applique cette théorie au traitement du signal. 2019-B2: On s'intéresse dans ce texte à différentes méthodes d'approximation numérique des solutions d'un problème de minimisation sous contraintes modélisant un phénomène de conduction thermique dans une barre métallique. 2018-B4: on s'intéresse au problème consistant à amener la solution d'un problème d'évolution d'un état initial donné à un état final désiré par la construction d'un terme de « contrôle » adéquat. On étudiera cette question dans le cadre d'un système différentiel d'origine mécanique et pour une équation aux dérivées partielles décrivant le transfert de chaleur.
Ondes thermiques Nature du problème Équation de dispersion Solutions sinusoïdales
>> Lire aussi: Et si… la fonte du Groenland s'emballait? Pour en savoir plus: sur les effets de la fonte des glaces sur le niveau de la mer: Lien sur la modélisation de la fonte des glaces: Des chercheurs publient le 17 septembre 2020 dans la revue « The Cryosphere » une première modélisation de la fonte glaciaire et une prédiction de l'augmentation du niveau de la mer. La « large fourchette » des résultats obtenus par les auteurs mettait en évidence la méconnaissance du phénomène physico-chimique de la fonte par le bas des plateformes glaciaires qui retiennent l'écoulement du reste de la calotte. Les auteurs militaient à l'époque pour l'intégration de la cryosphère dans les modèles climatiques. Lien
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