Hydrodynamique navale : théorie et modèles

Auteur(s) :

Bovis, Alain Découvrir l'auteur

Résumé

Discipline de base de l'architecture navale, l'hydrodynamique navale est présentée comme la fille du calcul différentiel et de la démarche expérimentale.. Elle intègre actuellement l'hydroacoustique et les interactions fluide, structure.

Éditeur(s)
- les Presses de l'ENSTA
Date
- 2009
Notes
- Bibliogr. p. 417-421. Index
Langues
- Français
Description matérielle
- 1 vol. (431 p.) : ill. en noir et en coul., couv. ill. ; 24 cm
Collections
- Les cours
Sujet(s)
- Navires -- Hydrodynamique
- Hydrodynamique
ISBN
- 978-2-7225-0916-0
Indice
- 629.5 Transport maritime, construction navale, transport fluvial
Quatrième de couverture
- Discipline de base de l'architecture navale, l'hydrodynamique navale s'est développée au XVIII^e siècle comme fille du calcul différentiel et de la démarche expérimentale. Depuis deux décennies, elle subit une profonde transformation grâce à l'apport du calcul numérique, et son champ d'application intègre désormais des disciplines connexes telles que l'hydroacoustique ou les interactions fluide structure. Cependant, de nombreux phénomènes non linéaires liés au comportement de la surface libre, aux effets de la cavitation ou de la viscosité nécessitent encore de recourir à la modélisation expérimentale. Les moyens d'essais traditionnels des bassins des carènes ont dû évoluer, en complément des modèles théoriques.
Tables des matières
- - Hydrodynamique navale : théorie et modèles
  - Alain Bovis
  - Les presses de l'ENSTA
  - Introduction 9
  - Chapitre I - Caractéristiques physiques du milieu marin
  - 1. Introduction 13
  - 2. Composition chimique de l'eau de mer 14
  - 2.1 Ions principaux14
  - 2.2 Gaz dissous et gaz libres15
  - 2.3 La corrosion marine17
  - 3. Caractéristiques physiques de l'eau de mer 20
  - 3.1 Température20
  - 3.2 Salinité21
  - 3.3 Densité21
  - 3.4 Viscosité23
  - 3.5 Propriétés électromagnétiques23
  - 3.6 Propriétés thermodynamiques24
  - 4. Description sommaire des océans 24
  - 4.1 La subdivision en bassins25
  - 4.2 Vents, climats, courants et marées27
  - 5. La propagation des ondes dans le milieu marin 30
  - 5.1 Propagation des ondes électromagnétiques sous l'eau30
  - 5.2 Propagation des ondes acoustiques31
  - 5.3 Propagation des ondes de gravité34
  - Chapitre II - Équations du mouvement des fluides incompressibles
  - 1. Équations locales du mouvement 39
  - 1.1 Comportement de fluide incompressible newtonien39
  - 1.2 Équations du mouvement des fluides incompressibles (Navier-Stokes)41
  - 1.3 Équations de saut pour un fluide incompressible, homogène43
  - 2. Théorèmes généraux 45
  - 2.1 Théorème d'Euler45
  - 2.2 Théorème de Bernoulli. Notion de charge hydraulique46
  - 2.3 Théorèmes sur le tourbillon48
  - 3. Conditions aux limites 51
  - 3.1 Conditions sur une paroi solide imperméable51
  - 3.2 Conditions sur une surface libre52
  - 3.3 Conditions à l'infini56
  - 4. Les approximations des équations de Navier-Stokes 56
  - 4.1 Similitude des équations de Navier-Stokes56
  - 4.2 Principales approximations des équations de Navier-Stokes59
  - 4.3 La couche limite laminaire61
  - 5. Écoulements potentiels 65
  - 5.1 Potentiel des vitesses66
  - 5.2 Potentiel des accélérations67
  - Exercices 69
  - Chapitre III - Hydrostatique
  - 1. Introduction 73
  - 2. Statique des fluides incompressibles 73
  - 3. Équilibre du flotteur : théorème d'Archimède 76
  - 3.1 Corps flottant totalement immergé77
  - 3.2 Corps flottant partiellement immergé77
  - 3.3 Efforts sur une paroi solide quelconque78
  - 4. Stabilité du flotteur 79
  - 4.1 Cas du flotteur totalement immergé79
  - 4.2 Cas du flotteur partiellement immergé80
  - 5. Carènes liquides 88
  - Exercices 91
  - Chapitre IV - La houle
  - 1. Introduction 101
  - 2. Théorie linéaire de la houle. Houle sinusoïdale 102
  - 2.1 Équations linéarisées102
  - 2.2 Ondes simples progressives106
  - 2.3 Ondes stationnaires. Clapotis112
  - 2.4 L'énergie de la houle114
  - 3. Effets non linéaires 115
  - 3.1 Développement au troisième ordre : houle de Stokes116
  - 3.2 Forme limite. Déferlement119
  - 4. Théorie linéaire de la houle. Houle irrégulière 120
  - 4.1 Superposition de houles monochromatiques120
  - 4.2 Description d'une houle irrégulière : caractéristiques statistiques121
  - 4.3 Représentation spectrale (houle unidirectionnelle)124
  - 4.4 Houle de rencontre129
  - 4.5 Houle multidirectionnelle131
  - Exercices 132
  - Chapitre V - Écoulement potentiel autour d'un corps immergé
  - 1. Introduction 139
  - 2. Équations du problème hydrodynamique 140
  - 2.1 Notations et équations140
  - 2.2 Décomposition en problèmes élémentaires141
  - 3. Propriétés des solutions de l'équation de Laplace 142
  - 3.1 Formules de Green142
  - 3.2 Représentation intégrale des solutions de l'équation de Laplace143
  - 3.3 Solutions élémentaires de l'équation de Laplace146
  - 3.4 Comportement aux limites du potentiel149
  - 4. Calcul des potentiels élémentaires 151
  - 4.1 Équation intégrale pour le potentiel151
  - 4.2 Notions sur la résolution numérique152
  - 5. Efforts hydrodynamiques sur le corps 153
  - 5.1 Torseur des efforts dynamiques153
  - 5.2 Équations du mouvement du corps154
  - 6. Écoulements irrotationnels à symétrie de révolution 158
  - Annexe A Représentation intégrale : relation fondamentale 161
  - Annexe B Représentation d'un obstacle par des tourbillons Équivalence entre doublets et tourbillons 164
  - Annexe C Masse ajoutée pour les mouvements de translation de corps simples 170
  - Chapitre VI - Effets de la houle sur un obstacle : tenue à la mer
  - 1. Introduction 173
  - 2. Équations linéarisées 174
  - 2.1 Condition de surface libre174
  - 2.2 Condition de rayonnement177
  - 3. Le problème de diffraction-rayonnement 178
  - 3.1 Potentiels de diffraction et de rayonnement179
  - 3.2 Mouvements de la carène181
  - 3.3 Propriétés remarquables des potentiels élémentaires184
  - 3.4 Formulation intégrale du problème de diffraction-rayonnement en profondeur illimitée187
  - 4. Ballottements d'un liquide dans un réservoir 190
  - 4.1 Mouvements du liquide190
  - 4.2 Efforts exercés sur le réservoir194
  - Exercices 198
  - Chapitre VII - Résistance de vagues
  - 1. Introduction 205
  - 2. Résistances de vagues et résistance visqueuse : hypothèse de Froude 206
  - 2.1 Les paramètres de similitude206
  - 2.2 Hypothèse de Froude208
  - 2.3 Détermination expérimentale de la résistance à l'avancement208
  - 3. Le problème de Neumann-Kelvin (NK) 209
  - 3.1 Formulation du problème (NK)210
  - 3.2 La fonction de Green du problème (NK)212
  - 3.3 Quelques commentaires sur le problème de Neumann-Kelvin219
  - 4. Analyse du champ de vagues 220
  - 4.1 Cas bidimensionnel220
  - 4.2 Cas tridimensionnel223
  - 4.3 Résistance de vagues224
  - 5. Autres théories 225
  - 5.1 La méthode des corps minces (Michell) ou élancés225
  - 5.2 La méthode de Dawson225
  - Annexe A Sur la formule de Havelock 228
  - Annexe B Théorème de la phase stationnaire 232
  - Exercices 234
  - Chapitre VIII - Acoustique
  - 1. Introduction 239
  - 2. Propagation des sons : équations de Helmholtz 240
  - 2.1 Équation des ondes240
  - 2.2 Équation de Helmholtz242
  - 2.3 Solutions élémentaires de l'équation de Helmholtz : multipôles acoustiques243
  - 2.4 Bruit de turbulence. Équation de Lighthill254
  - 3. Puissance acoustique 256
  - 3.1 Flux d'énergie256
  - 3.2 La mesure du son261
  - 4. Représentation intégrale des solutions de l'équation de Helmholtz 262
  - 4.1 Représentation intégrale dans un domaine borné262
  - 4.2 Représentation intégrale à l'extérieur d'un domaine borné263
  - 4.3 Cas de la présence de parois réfléchissantes265
  - 5. Diffraction du son par un obstacle 266
  - Exercices 269
  - Chapitre IX - Théorie linéaire de l'aile portante
  - 1. Introduction 273
  - 2. Profil bidimensionnel 274
  - 2.1 Équations linéarisées274
  - 2.2 Problème d'épaisseur277
  - 2.3 Problème portant278
  - 3. Théorie linéaire de la surface portante 283
  - 3.1 Équations linéarisées283
  - 3.2 Problème d'épaisseur286
  - 3.3 Problème portant286
  - 3.4 Potentiel des accélérations pour le problème portant290
  - 4. Théorie de la ligne portante de Prandtl 291
  - 4.1 Équation intégro-différentielle de Prandtl291
  - 4.2 Efforts exercés sur le profil293
  - 5. Profil portant en régime instationnaire 294
  - 5.1 Cas général296
  - 5.2 Cas d'un profil en mouvement harmonique299
  - 5.3 Cas d'un écoulement incident variable («Gust»)301
  - Annexe A Écoulements irrotationnels plans Théorème de Joukovski et succion de bord d'attaque 303
  - Annexe B Quelques intégrales usuelles 316
  - Exercices 318
  - Chapitre X - Théorie de l'hélice marine
  - 1. Introduction 321
  - 2. Compléments sur le modèle du disque propulsif 322
  - 2.1 Hélice isolée322
  - 2.2 Hélice carénée323
  - 3. Théorie linéaire instationnaire de l'hélice 326
  - 3.1 Description de l'hélice et de son fonctionnement327
  - 3.2 Représentation intégrale de l'hélice fonctionnant en sillage non uniforme329
  - 3.3 Résolution du problème portant332
  - 3.4 Résolution du problème d'épaisseur335
  - Chapitre XI - Effets de la viscosité
  - 1. Introduction 337
  - 2. Compléments sur la couche limite 338
  - 2.1 Équations de la couche limite laminaire en coordonnées intrinsèques338
  - 2.2 Couche limite turbulente342
  - 3. La résistance visqueuse 349
  - 3.1 Effet de forme349
  - 3.2 Coefficient de frottement de la plaque plane352
  - 4. Notions sur la transition laminaire-turbulent 356
  - 4.1 Théorie de l'instabilité laminaire357
  - 4.2 Critères de transition360
  - 5. Fluctuations de pression sous une couche limite turbulente 362
  - 5.1 Analyse statistique du champ de pression pariétale362
  - 5.2 Modèles de spectres365
  - Annexe Outils statistiques de description de la turbulence 367
  - Exercices 371
  - Chapitre XII - La cavitation. Écoulements diphasiques
  - 1. Introduction 376
  - 2. Étude élémentaire de la cavitation 377
  - 2.1 Dynamique d'une bulle isolée379
  - 2.2 Cavitation de profil394
  - 2.3 Cavitation de tourbillon401
  - 3. Notions élémentaires sur les écoulements à bulles 404
  - 3.1 Moyennes temporelles eulériennes404
  - 3.2 Moyennes volumiques Lagrangiennes406
  - 3.3 Équations de bilan407
  - 3.4 Propagation des ondes acoustiques dans un milieu à bulles408
  - Exercices 411
  - Biographie des auteurs 413
  - Bibliographie 417
  - Index 423
Origine de la notice:
- BNF