Introduction à la dynamique des gaz réactifs 3e édition

Introduction

Première partie  Aspects statistiques fondamentaux

Chapitre I. Description statistique et évolution d’un système gazeux réactif

I.1. Introduction
I.2. Description statistique du milieu
I.2.1. Grandeurs d’état
 I.2.2. Grandeurs de transport
 I.3. Évolution des systèmes gazeux
  I.3.1. Équation de Boltzmann
  I.3.2. Propriétés générales
  I.3.3. Équations de bilan macroscopique
 I.4. Généralités sur les collisions
  I.4.1. Collisions élastiques
  I.4.2. Collisions inélastiques
  I.4.3. Collisions réactives
 I.5. Propriétés du terme collisionnel
  I.5.1. Explicitation du terme collisionnel
  I.5.2. Temps caractéristiques. Fréquences de collision
 Annexe I.1. Éléments d’algèbre tensorielle
 Annexe I.2. Éléments de physique moléculaire
 Annexe I.3. Compléments sur les collisions

Chapitre II. Régimes collisionnels d’équilibre et de non-équilibre

 II.1. Introduction
 II.2. Régimes collisionnels. Généralités
 II.3. Gaz purs. Régimes d’équilibre
  II.3.1. Gaz monoatomiques
  II.3.2. Gaz diatomiques
 II.4. Gaz purs diatomiques. Régime de non-équilibre général
 II.5. Gaz purs diatomiques. Régimes de non-équilibre particuliers
  II.5.1. Collisions TV les plus probables
  II.5.2. Collisions VV les plus probables
  II.5.3. Collisions résonantes les plus probables
  II.5.4. Conditions physiques d’utilisation des résultats
 II.6. Mélanges de gaz. Régimes d’équilibre
  II.6.1. Mélanges de gaz monoatomiques
  II.6.2. Mélanges de gaz diatomiques
 II.7. Mélanges de gaz  diatomiques hors d’équilibre vibrationnel
 II.8. Mélanges de gaz réactifs
  II.8.1. Gaz réactifs sans modes internes
  II.8.2. Gaz réactifs avec modes internes
 Annexe II.1. Le théorème H
 Annexe II.2. Propriétés de la distribution maxwellienne
 Annexe II.3. Modèles d’énergies internes
 Annexe II.4. Équation générale de relaxation vibrationnelle
 Annexe II.5. Équations de relaxation vibrationnelle particulières
 Annexe II.6. Propriétés des intégrales euleriennes

Chapitre III. Transport et relaxation en régime de quasi-équilibre : Généralités. Gaz purs

 III.1. Introduction
 III.2. Développement en série de la fonction de distribution
  III.2.1. Définitions des régimes d’écoulement
  III.2.2. Classification des régimes
 III.3. Recherche des solutions d’ordre un
  III.3.1. Gaz purs à collisions élastiques : gaz monoatomiques
  III.3.2. Gaz purs diatomiques comportant un mode interne
  III.3.3. Gaz purs diatomiques. Extension à deux modes internes
 Annexe III.1. Bases orthogonales
 Annexe III.2. Systèmes d’équations pour les coefficients a, b, d
 Annexe III.3. Expressions des intégrales collisionnelles
 Annexe III.4. Influence du modèle de collision sur les termes de transport
 Annexe III.5. Linéarisation de l’équation de relaxation
 Annexe III.6. Déséquilibre vibrationnel par niveau

Chapitre IV. Transport et relaxation en régime de quasi-équilibre : Mélanges de gaz

 IV.1. Introduction
 IV.2. Mélanges de gaz à collisions élastiques
  IV.2.1. Méthode Chapman-Enskog
  IV.2.2. Termes de transport. Équations de Navier-Stokes
 IV.3. Mélanges binaires de gaz diatomiques
  IV.3.1. Cas d’un seul mode interne
  IV.3.2. Cas de deux modes internes
 IV.4. Mélanges de gaz réactifs
 Annexe IV.1. Systèmes d’équations pour les coefficients a, b, l, d
 Annexe IV.2. Intégrales collisionnelles et simplifications
 Annexe IV.3. Coefficients de transport simplifiés
 Annexe IV.4. Une méthode alternative : la méthode Gross-Jackson
 Annexe IV.5. Autre méthode alternative : la méthode des moments

Chapitre V. Transport et relaxation en régime de non-équilibre
 V.1. Introduction
 V.2. Gaz hors d’équilibre vibrationnel. Cas SNE
  V.2.1. Gaz purs diatomiques
  V.2.2. Mélanges de gaz diatomiques
  V.2.3. Approximations usuelles. Cas SNE
 V.3. Mélanges de gaz réactifs. Cas (SNE)C
  V.3.1. Cas (SNE)C+(WNE)V
  V.3.2. Cas (SNE)C+(SNE)V
 Annexe V.1. Gaz purs hors d’équilibre vibrationnel
 Annexe V.2. Équation de relaxation vibrationnelle à l’ordre un
 Annexe V.3. Mélanges de gaz hors d’équilibre vibrationnel
 Annexe V.4. Expressions des coefficients g et de la pression de relaxation
 Annexe V.5. Interaction vibration-dissociation-recombinaison

Chapitre VI. Méthode Chapman-Enskog généralisée
 VI.1. Introduction
 VI.2. Méthode générale
 VI.3. Écoulement de gaz pur avec excitation  vibrationnelle
  VI.3.1. Termes de transport
  VI.3.2. Expressions approchées des flux de chaleur
 VI.4. Extension aux mélanges de gaz hors d’équilibre vibrationnel
 VI.5. Gaz réactifs
 VI.6. Conclusions sur les écoulements hors d’équilibre
 Annexe VI.1. Gaz purs avec excitation vibrationnelle
 Annexe VI.2. Termes de transport en milieu non dissocié
 Annexe VI.3. Exemple de non-équilibre particulier.
        Collisions VV prépondérantes
 Annexe VI.4. Une méthode simplifiée : la méthode B.G.K.
 Annexe VI.5. Conditions aux limites pour l’équation de Boltzmann
 Annexe VI.6. Régime moléculaire libre
 Annexe VI.7. Méthode de simulation directe D.S.M.C.
 Annexe VI.8. Régimes d’écoulements hypersoniques

Deuxième partie Aspects macroscopiques et applications

Chapitre VII. Aspects généraux des écoulements gazeux

 VII.1. Introduction
 VII.2. Équations générales. Récapitulation et aspects macroscopiques
  VII.2.1. Remarques sur les termes de transport
  VII.2.2. Formes particulières des équations de bilan
  VII.2.3. Bilan entropique
  VII.2.4. Conditions aux limites
 VII.3. Adimensionnement et aspects physiques des équations générales
  VII.3.1. Grandeurs caractéristiques
  VII.3.2. Équations de conservation adimensionnées
  VII.3.3. Nombres sans dimension. Classification des écoulements
 VII.4. Écoulements généraux caractéristiques
  VII.4.1. Écoulements permanents
  VII.4.2. Écoulements instationnaires
  VII.4.3. Modèles simplifiés d’écoulements
  VII.4.4. Stabilité des écoulements. Écoulements turbulents
 Annexe VII.1. Équations générales. Récapitulation
 Annexe VII.2. Flux de chaleur instationnaire à une interface gaz-solide
 Annexe VII.3. Sur les interfaces gaz-liquide
 Annexe VII.4. Analyse dimensionnelle
 Annexe VII.5. Compléments sur les bilans globaux
 Annexe VII.6. Éléments de magnétohydrodynamique

Chapitre VIII. Éléments de dynamique des gaz

 VIII.1. Introduction
 VIII.2. Modèle du gaz idéal. Conséquences
 VIII.3. Écoulements isentropiques
  VIII.3.1. Écoulements permanents quasi-monodimensionnels
  VIII.3.2. Écoulements permanents multidimensionnels
  VIII.3.3. Écoulements instationnaires monodimensionnels
 VIII.4. Ondes de choc et discontinuités dans les écoulements
  VIII.4.1. Onde de choc droite. Relations de Rankine-Hugoniot
  VIII.4.2. Modèle du gaz idéal
 VIII.5. Écoulements dissipatifs
  VIII.5.1. Domaine d’influence. Couche limite
  VIII.5.2. Équations générales. Écoulements bidimensionnels
 Annexe VIII.1. Méthode des caractéristiques
 Annexe VIII.2. Généralités sur les tuyères supersoniques
 Annexe VIII.3. Ondes de choc. Configuration et cinématique
 Annexe VIII.4. Compléments sur la couche limite
 Annexe VIII.5. Cas typiques simples de couche limite
 Annexe VIII.6. La couche limite turbulente
 Annexe VIII.7. Décollement et traînée en magnétohydrodynamique

Chapitre IX. Écoulements réactifs

 IX.1. Introduction
 IX.2. Généralités sur les réactions
 IX.3. Écoulements en équilibre
  IX.3.1. Loi d’action de masse. Constante d’équilibre
  IX.3.2. Exemples de réactions
  IX.3.3. Exemples d’écoulements en équilibre
 IX.4. Écoulements hors d’équilibre
  IX.4.1. Cinétique chimique
  IX.4.2. Cinétique vibrationnelle
  IX.4.3. Cinétique mixte
 IX.5. Cas typiques d’écoulements euleriens hors d’équilibre
  IX.5.1. Écoulement à l’aval d’une onde de choc droite
  IX.5.2. Écoulement en tuyère supersonique
  IX.5.3. Écoulement autour d’un corps
 Annexe IX.1. Évolution des populations vibrationnelles
         à l’aval d’une onde de choc
 Annexe IX.2. Compléments sur la chimie de l’air à haute température
 Annexe IX.3. Compléments sur les constantes de vitesse de réaction
 Annexe IX.4. Compléments sur les écoulements en tuyère

Chapitre X. Écoulements réactifs en régime dissipatif

 X.1. Introduction
 X.2. Couches limites à l’équilibre chimique
  X.2.1. Cas de la plaque plane
  X.2.2. Cas du point d’arrêt
  X.2.3. Couche limite réactive et catalycité de paroi
  X.2.4. Couche limite le long d’un corps
 X.3. Couches limites hors d’équilibre vibrationnel
  X.3.1. 1er exemple : couche limite à l’aval d’une onde de choc mobile
  X.3.2. 2e exemple : couche limite d’une tuyère supersonique
  X.3.3. 3e exemple : couche limite thermique à l’aval
             d’une onde de choc réfléchie
 X.4. Écoulements bidimensionnels
  X.4.1. Écoulement en tuyère hypersonique
  X.4.2. Écoulement hypersonique autour d’un corps
  X.4.3. Mélanges de jets supersoniques réactifs
 Annexe X.1. Catalycité en régime de non-équilibre vibrationnel
 Annexe X.2. Relations de Rankine-Hugoniot généralisées
 Annexe X.3. Compléments sur la couche limite instationnaire
 Annexe X.4. Compléments sur les lasers gazodynamiques  
 Annexe X.5. Compléments sur le transport en régime de non-équilibre
 Annexe X.6. Méthode de résolution des équations de Navier-Stokes

Chapitre XI. Moyens d’essai et méthodes expérimentales

 XI.1. Introduction
 XI.2. Le tube à choc
  XI.2.1. Théorie du tube à choc simple
  XI.2.2. Effets perturbateurs
  XI.2.3. Ondes de choc réfléchies
  XI.2.4. Techniques générales. Configuration et fonctionnement
  XI.2.5. Méthodes de mesure générales
 XI.3. La soufflerie hypersonique
  XI.3.1. Généralités
  XI.3.2. La soufflerie à choc réfléchi
 Annexe XI.1. Expériences en vol réel
 Annexe XI.2. Durée d’écoulement optimum en tube à choc
 Annexe XI.3. Mesures de flux de chaleur en tube à choc
 Annexe XI.4. Interactions choc-interface
 Annexe XI.5. Fonctionnement d’une soufflerie hypersonique à piston libre
 Annexe XI.6. Effet de source en écoulement hypersonique

Chapitre XII. Relaxation et cinétique en tube et soufflerie à choc

 XII.1. Introduction
 XII.2. Relaxation vibrationnelle
  XII.2.1. Temps de relaxation. Méthodes globales
  XII.2.2. Populations vibrationnelles
  XII.2.3. Catalycité vibrationnelle
 XII.3. Cinétique chimique
  XII.3.1. Constantes de vitesse de dissociation
  XII.3.2. Mesures spectroscopiques résolues dans le temps
  XII.3.3. Catalycité chimique
  XII.3.4. Écoulement hypersonique autour de corps
 Annexe XII.1. Compléments sur l’émission IR
 Annexe XII.2. Modèles de temps de relaxation de vibration
 Annexe XII.3. Simulation de spectres d’émission
 Annexe XII.4. Rayonnement précurseur en tube à choc
 Annexe XII.5. Exemples de modèles cinétiques

Bibliographie
Table des matières
Index