Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies.

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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 21:30

Ben essaie dans une casserole et met des grains une fois que le liquide tourne bien, et tu verras une belle trajectoire au fond avec tous les grains qui suivent le fond de la casserole en spirale pour se retrouver au centre.
Quand à la surélévation de la surface sur les bords, elle n'indique en rien un sens de circulation, mais juste la force centrifuge.
Si c’était ce que tu décris, les grains iraient sur les bords, ils ne feraient pas l'effort de remonter à contre courant.
En gros la circulation dont je parle est secondaire, le gros de la circulation est une rotation, donc l'effet de la force centrifuge sur l'ensemble du liquide est prépondérant sur cette circulation secondaire, d'ou le fait que la surface n'est pas bombée.

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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 21:47

Ou pour le dire encore autrement, à cause de la force centrifuge, les bords sont surélevés, mais comme les bords ralentissent la rotation, l'eau très proche du bord perd en vitesse, la force centrifuge diminue et cette eau est attirée vers le bas par la gravité.
Or ou va passer cette eau ? Elle va longer les bords puis revenir par le fond ou la encore la force centrifuge est + faible à cause des frottements.
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Message par Badak le Ven 6 Mai 2016 - 23:11

Gwels a écrit:
Côté dynamique des fluides avec plusieurs phases ou des particules en jeu, j'ai vraiment plus confiance en Hobb qu'en moi-même ou qu'en Einstein...  J'essayais d'éviter de mentionner le nom d'Einstein parce que ça peut biaiser la perception: Einstein n'a peut-être pas toujours raison.
 
.  


hobb a écrit:Hmm pour moi (et pour etre sur qu'on voit bien la circulation dans le meme sens), le lignes de courant vont dans ce cas exactement à l'inverse de celels qu'on aurait dans le cas d'une convection naturelle (montée au centre et descente aux bords). La force centrifuge est un premier indice, le second est l'élévation du niveau du liquide sur les bords, qui implique (par égalité de la pression en surface) une surpression au font due à une remontée du liquide.

Convection naturelle : surélévation du fluide au centre : écoulement du bas vers le haut au centre pour égaliser la pression. Là on est dans le cas inverse : c'est surélevé sur les bords, donc fluide qui remonte sur les bords et descend au centre.


D'accord, donc j'avais pensé juste avant que c'était dans le même sens.    Merci de me corriger Very Happy  et merci à Gwels pour sa question qui permet de chercher à mieux comprendre des choses qu'on croit acquises....  

Mais pourtant, c'est bien vrai que si j'observe les vortex dans mon café : les petites bulles et autres saloperies qui flottent à la surface, quand on tourne, elles tourbillonent vers le centre.  Donc oui les lignes de courants semblent aller en surface vers le centre.  
Ouais.  Maintenant que je dis ça, j'ai l'impression que c'est un peu évident pourtant.   On parle par exemple du vortex de plastique au milieu du pacifique: il rassemble le plastique au centre. Et on parle facilement d'être "aspiré" par un vortex.    Mais ici, comme les particules sont lourdes... elles coulent au fond plus rapidement et c'est assez normal..  

(oh lala j'ai encore presque honte de me planter pour des conneries..  )
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Message par Pascartes le Ven 6 Mai 2016 - 23:33

Moi j'ai travailler durant ma thèse sur le sujet des lasers. Donc il y avait des résonances un peu partout. On parle de modes fréquentiels (longitudinaux) et de modes spatiaux (transverses) qui correspondent aux modes de la cavité laser : modes de Hermitte-Gauss et de Laguerre-Gauss :
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Message par Gwel56 le Ven 6 Mai 2016 - 23:43

Désolé si je parais tenace, mais même si Einstein était là a me tenir un discours que je ne trouve pas logique, je ne serait pas d'accord avec lui.
J'ai trouvé un petit lien de futura-science qui en général ne déconne pas trop avec la rigueur scientifique. ( j'ai toujours pas le droit de poster des liens alors si vous voulez voir faites un copier coller)
taper dans google : bulles dans un tourbillon attirées au centre    et c'est le premier lien, il parle pas des bulles au final mais bien de la question de départ.
Pour ce qui est des petites bulles il y a tout un tas d'autres phénomènes qui peuvent entrer en jeu, notamment, quel est le "poids" d'une bulle a la surface de l'eau ? Je suis pas sur qu'on puisse lui attribuer un nombre de stokes de la même manière que des grains dans l'eau.

Pascartes, à mon avis pour la dernière image il y a une araignée qui s'est installé dans la cavité du laser bien au chaud ^^
Très joli en tout cas.


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Message par Gwel56 le Sam 7 Mai 2016 - 0:10

Bon, j'ai plus 3dsmax d'installé alors j'ai fait un pauvre shéma sur paint pour tenter de donner une explication pour les bulles au centre.


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Message par Badak le Sam 7 Mai 2016 - 7:43

Gwel56 a écrit:Désolé si je parais tenace, mais même si Einstein était là a me tenir un discours que je ne trouve pas logique, je ne serait pas d'accord avec lui.
J'ai trouvé un petit lien de futura-science... .
 Merci de ta ténacité hahaha  Moi, pour tout dire, je suis perplexe.. Plusieurs explications me paraissent logiques Shocked

Voilà le lien dont tu nous parles : Tasse de thé et force centrifuge  

Et sur un vrai site de discussion de physique : (ça me semble assez convaincant en te donnant raison (ainsi qu'à Einstein):  il ne semble pas y avoir de meilleure explication en ce moment )

causing-sand-to-migrate-to-the-centre-of-a-spinning-buck

Spoiler:

Un résumé de l'explication classique d'Einstein : a écrit: it's because the motion of the liquid around the cup causes a flow along the bottom of the cup towards the centre and then upwards. The sand is carried by this current so it collects at the centre. If you swirl the container rapidly you should be able to see the sand being carried upwards a short distance before its weight pulls it back down.

In the body of the fluid there is a pressure gradient along the line from the centre to the edge of the cup. This gradient is maintained by the variation is speed of the fluid flow from the centre to the edge i.e. high flow rate at the edge and low in the centre. However at the bottom of the cup the friction with the base of the cup slows the film of water close to the base. Because the flow rate is reduced by the friction it cannot balance the pressure gradient, and the result is a flow towards the centre at the base of the cup. As the flowing fluid reaches the centre it flows upwards then out towards the edge of the cup again.

et encore un autre: [/url]vortex-in-liquid-collects-particles-in-center

Donc en gros si on en croit les explications fournies sur ces sites, (en particulier celui sur physics.stackexchange.com ) la circulation devrait (comme on pensait au début) se faire en remontant au centre, et en descendant aux bords en ramassant les particules lourdes au fond en allant vers le centre.  

Pourtant, et c'est ce qui me bogue, on dirait qu'il est clair qu'il y a un vortex qui apparait quand on remue... et ce vortex il devrait tout de même bien correspondre à un courant qui en surface se dirige vers le centre et plonge au centre.. ...    

On dirait que les deux effets devraient avoir du sens, mais pourtant il faut bien que le mouvement soit dans un sens ou dans l'autre..


Je pense donc que je vais essayer avec un gros bocal d'eau transparent et du sable, parce que pour le sucre dans le café, j'avoue que ce n'est pas l'idéal pour bien voir.  ( Je croyais préférer la théorie plutôt que l'expérience, mais là je suis bien pris ) .
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Message par Invité le Sam 7 Mai 2016 - 11:56

Gwel56 a écrit:Ben essaie dans une casserole et met des grains une fois que le liquide tourne bien, et tu verras une belle trajectoire au fond avec tous les grains qui suivent le fond de la casserole en spirale pour se retrouver au centre.

Là il y a un truc intéressant, j'ai vu l'inverse...

Gwel56 a écrit:
Quand à la surélévation de la surface sur les bords, elle n'indique en rien un sens de circulation, mais juste la force centrifuge.

Là par contre, que ce soit du à la force centrifuge, d'accord, mais ce que j'ai dit pour l'équilibre de la pression reste valable : il faut bien une pression dynamique pour qu'à la surface ça soit égal (et ça l'est).

Gwel56 a écrit:
Si c’était ce que tu décris, les grains iraient sur les bords, ils ne feraient pas l'effort de remonter à contre courant.

Ben justement, ça ne serait pas à contre courant...

Gwel56 a écrit:
En gros la circulation dont je parle est secondaire, le gros de la circulation est une rotation, donc l'effet de la force centrifuge sur l'ensemble du liquide est prépondérant sur cette circulation secondaire, d'ou le fait que la surface n'est pas bombée.

D'accord, là je comprends mieux. Dans ce que tu fais, tu tourne très faiblement. Pour moi t'y allait comme un bourrin au point de créer un tourbillon au milieu...


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Message par Gwel56 le Sam 7 Mai 2016 - 14:12

Je comprend enfin d'ou vient l’incompréhension, tu parlais de tourbillon genre baignoire qui se vide ou effectivement, la circulation se fait dans l'autre sens, dans ce cas là il faut je pense, que l'eau aspirée par le tourbillon puisse s’échapper d'une manière ou d'une autre car je ne vois pas comment un tel phénomène pourrait se former dans un récipient cylindrique fermé au fond, à moins de continuer à entretenir le mouvement de l'eau de manière continue pour que ce type de circulation ait lieu.
Typiquement avec un agitateur magnétique qu'on utilise en chimie.
Dans ce cas la effectivement, le petit aimant au fond enclenche un mouvement comme tu le décris, étant au fond, la différence de vitesse angulaire entre le fond et la surface est inversé par rapport à mon problème de départ, ce qui conduit à un sens de circulation inversé.
Et dans ce cas aussi, les grains au fond iraient sur les cotés et pas au milieu ^^
Donc ce qui va imposer un sens de circulation de l'eau serait en fait l'endroit d'ou l'on va imprimer le mouvement.
Cela dit, le type de circulation dont je parlais me semble plus "stable", car il ne lutte pas contre une force de frottement qui est de toute façon plus forte au fond du récipient, et doit logiquement persister plus facilement.
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Message par tim9.5 le Sam 7 Mai 2016 - 16:55

Après quelques minutes de balançoire, j'avais déjà la nausée. Mais c'est trop drôle de se balancer debout. Merci Pieyre pour ton idée. De plus j'ai demandé à un petit gars de m'expliquer comment il faisait. Il me dit :"t'as qu'à plier les jambes au milieu (du mouvement)". Tout est simple.
Pour ma part, je touchais presque la transverse avec ma tête, et je n'arrivais pas à placer les coudes entre les deux cordes. Je les ai mis alors devant les cordes, mais de ce fait je décrivais un demi-mouvement parce je ne pouvais pas basculer mon corps. Bref, ç'est plus de mon âge.


A Pascartes,
lde de prénom.
ça a l'air intéressant, ton affaire. Aurais-tu une vidéo d'explication, car avec tes mots-clefs "mode de gauss-lagrange" je ne trouve rien de terrible en ligne ?


Dernière édition par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 7:21, édité 1 fois
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Message par Badak le Sam 7 Mai 2016 - 20:35

hobb a écrit:
Gwel56 a écrit:
En gros la circulation dont je parle est secondaire, le gros de la circulation est une rotation, donc l'effet de la force centrifuge sur l'ensemble du liquide est prépondérant sur cette circulation secondaire, d'ou le fait que la surface n'est pas bombée.

D'accord, là je comprends mieux. Dans ce que tu fais, tu tourne très faiblement. Pour moi t'y allait comme un bourrin au point de créer un tourbillon au milieu...
Beh moi dans mon café, je fais les deux en quelque sorte. je tourne assez vite (et je vois comme un tourbillon), et ensuite j'arrête, ça ralenti.

Tourner vite en soit ne suffit pas à faire se déposer les particule, ça les agite.
Donc on peut supposer en effet que ce serait le mouvement plus lent qui permet le dépot.

Mais ce qui me gêne est que le mouvement de la circulation doit se faire dans le même sens. Si le mouvement ralentit, sa direction ne s'inverse certes pas (par continuité..)(ou alors je vois pas). L'explication de la circulation lente (avec le courant qui monte au centre) semble correct pour le depot des particules. Mais si auparavant le tourbillon s'était produit et tournait dans l'autre sens, (courant qui descent au centre), qu'est-ce qui se passe ?

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Message par Invité le Sam 7 Mai 2016 - 22:05

Ben pour moi si on tourne, ne serai-ce que par force centrifuge, le fluide s'écarte du centre (au fond).

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Message par Gwel56 le Sam 7 Mai 2016 - 23:02

Ben moi je ne vois pas ce qui te dérange hobb, pour moi c'est limpide, il y a 2 sens de circulations possibles, celui que je décris depuis le début de toutes les manières que j'arrive à expliquer avec mes maigres connaissances qui sont loin d'être aussi élaborées que ce que vous pourriez faire tout les deux vu votre niveau scientifique, mais pour autant ce que je dis n'en a pas moins de valeur car je comprends bien le phénomène, pas forcement au niveau des équations avec lequel on pourrait le modéliser, mais plus en tant que "simulation" mentale.
La différence entre les 2 sens de circulations ne me semble pas être une histoire de vitesse réellement, mais plutôt comme déjà dit de l'endroit ou l'on va imprimer le mouvement pour contraindre un sens de circulation.
On pourrait se dire, ok, ça peut marcher dans les deux sens, sauf que il y a la force de frottement au fond qui va favoriser un sens de circulation avec les courants secondaires qui convergent vers le centre au fond du récipient, d'ou les grains qui se retrouvent au centre.

Si le mouvement ralentit, sa direction ne s'inverse certes pas (par continuité..)(ou alors je vois pas) a écrit:
Je ne vois pas ce qui empêcherait la circulation secondaire de ralentir, s’arrêter, puis s'inverser, ça ne change pas quoi qu'il arrive la rotation générale du liquide, mais ça serait intéressant à tester expérimentalement avec un agitateur magnétique de chimie qu'on arrêterait pour voir à quel moment les grains du fond "décident" de converger au centre, et si cela à bien lieu, car il reste la possibilité que les frottement dus à une circulation dans le sens décrit par hobb "freinent" la rotation générale au point de ne pas rendre possible la mise en place d'une circulation comme celle que je décrit (plus assez de vitesse).

Si j'avais un agitateur magnétique chez moi ça serait déjà testé.
Si quelqu'un y a accès, ça serait super gentil de tester pour moi ^^

Voilà, je ne pense pas à arriver à expliquer ça plus clairement, après je vais me répéter (c'est déjà un peu le cas)...
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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 0:26

Et sur Youtube, Gwel, tu ne pourrais pas trouver une vidéo pour qu'on ait une base commune ?
Comme celles-ci :
mot-clef : agitateur magnétique


ou mot-clef : dynamiseur


ou Jacques Prévert (Déjeuner du matin)
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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 10:31

Ben à vrai dire, j'ai regardé, mais j'ai pas trouvé "grainsdesucredansunrécipientqu'onfaittourneravecunagitateurmagnétiquepuisqu'onarretepourvoirsilesgrainsvontaucentre"
ça doit être un peu trop général comme mot clé, faudrait préciser...
Non, plus sérieusement peut être ma situation de départ n’était pas tout à fait assez assez bien décrite, mais maintenant si on voit pas de quoi je parle, je n'y peux plus rien, il me semble que Badak a compris directement de quoi je parlais comme quoi mon propos était relativement compréhensible.
Donc dans les vidéos avec agitateur magnétique, c'est bien un sens de circulation comme décrit par Hobb ( à savoir courant au fond vers l’extérieur), ou les grains ne vont pas au centre pour les raisons que j'ai déjà expliqué, la question que je me posais du coup, c'est si on arrête l'agitateur, est ce que des grains qu'on ajoute finissent au centre ou non ce qui impliquerai que cette rotation secondaire s'inverse.
Voilà, j'ai pas de vidéo pour ça, mais je pense que ce que je dis est suffisamment clair sinon je retourne au collège prendre des cours de français...

PS :
en fait à vrai dire je suis régulièrement en collège car cette année je fait AVS ^^
(auxiliaire de vie scolaire)
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Message par Invité le Dim 8 Mai 2016 - 10:57

Gwel56 a écrit:ce qui impliquerai que cette rotation secondaire s'inverse.

Non, ça implique que des deux phénomènes que j'ai décris au départ, l'un devient prédominant par rapport à l'autre.

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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 11:39

Autre mot clef :
vortex water simulation ou tornardo simulation (en anglais, il y a plus de videos)
Un des exemples trouvés :

Je trouve que c'est quand même trop sucré, en plus il a rajouté du sucre candy !

L'envers du décor :
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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 11:54

Là tu joue un peu sur les mots il me semble...
De plus :
hobb a écrit:Le second et qui a l'effet inverse, est le fait que l'écoulement est en 3D : les lignes de courant qui s'éloignent du centre au fond remontent vers le haut.
Là ou on est toujours pas d'accord c'est ça.
J'ai l'impression que tu ne prend en compte q'un seul sens de circulation, à savoir celui que tu décris au départ et qui ne rend pas compte du phénomène observé à savoir que les grains vont au centre, il aurait même l'effet inverse.
La circulation avec les lignes de courant qui vont vers le centre rend compte de l'expérience dont je parlait au début.
Je ne dis pas que ce que tu explique est impossible, ça à bien lieu avec un agitateur magnétique, mais ce n'est pas la question de départ.
De plus dans le même post, tu décris 2 effet opposés, ce qui à mon avis n'est pas le cas au fond du bol, les 2 effets ont pour résultat d’écarter les grains du centre.
Donc dans ton cas, il n'y en pas un qui va prédominer sur l'autre, ils vont dans le même sens (en tout cas au fond, car en surface ils s'opposent effectivement).
Moi je parle d'une circulation concentrique au fond, et toi d'une circulation excentrique.
Es tu d'accord pour dire qu'il y a deux sens possible ou non ?
Car j'ai l'impression de donner des arguments pour ce que j'avance et je ne sais même pas si ils sont lus et compris...

Wow, super jolie vidéo Tim !
(Remarquez que le truc qui tourne et actionne le mouvement est en haut, ici on a bien une circulation concentrique au fond ^^)
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Message par Invité le Dim 8 Mai 2016 - 12:26

Hmm non loin de moi l'idée de jouer avec les mots.

On a deux phénomènes : l'un qui tend à les regrouper au centre, l'autre qui tend à les écarter sur les bords.

Le premier effet dépend du Stokes, le second du Stokes et de la vitesse de rotation du fluide.

Selon la vitesse de rotation, donc, ça peut aller vers l'exterieur ou bien aller vers le centre c'est tout...

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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 12:27

Mouarf....ok
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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 19:07

En attendant, voici une simulation d'une touillette dans un liquide, fait par des universitaires/ingénieurs :


De jolies simulations avec les équations de Navier-Stokes :
http://www.math.ucla.edu/~yanovsky/movies.htm#ICFD

Avec plusieurs objets dans un liquide :
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Message par Gwel56 le Dim 8 Mai 2016 - 19:33

Raaah comment je kifferais ce genre de chose en plugin 3dsmax !
Ou une implémentation dans les API pour les jeux, ça serait magnifique ^^
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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 19:49

Oui, à part que derrière ce tralala il y a les équations de Navier-Stokes à dompter :
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 Nseqs
Il faudrait des tirettes pour modifier les paramètres du haut de l'image, etc.
Et un super-ordinateur qui calcule l'équation en temps réel...

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Message par Pieyre le Dim 8 Mai 2016 - 20:12

Il me semble que la façon de présenter de Wikipédia est plus claire, parce que plus synthétique (ce qui fait qu'elle est indépendante du système de coordonnées).
La formulation différentielle générale de ces équations est :

— Équation de continuité (ou équation de bilan de la masse)
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— Équation de bilan de la quantité de mouvement
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— Équation de bilan de l'énergie
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Dans ces équations :

Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 E358efa489f58062f10dd7316b65649e représente le temps (unité SI : s) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 F7f177957cf064a93e9811df8fe65ed1 désigne la masse volumique du fluide (unité SI :  kg⋅m-3) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 48be6fc26ac4d8fffadde334218fa992 désigne la vitesse eulérienne d'une particule fluide (unité SI : m⋅s-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 83878c91171338902e0fe0fb97a8c47a désigne la pression (unité SI : Pa) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 63e305a62b4f6d368a11d9add4086b26 est le tenseur des contraintes visqueuses (unité SI :  Pa) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 599d3f992ee2a8c5424f38ff1d860c5e désigne la résultante des forces massiques s'exerçant dans le fluide (unité SI :  N⋅kg-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 E1671797c52e15f763380b45e841ec32 est l'énergie totale par unité de masse (unité SI :  J⋅kg-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 948630e9b8db8552c6245b910f82f7b6 est le flux de chaleur perdu par conduction thermique (unité SI :  J⋅m-2⋅s-1) ;
Qui aime les oscillations et les ondes nonlinéaires ? Dans la vie, les fluides ou les nouvelles technologies. - Page 4 4b43b0aee35624cd95b910189b3dc231 représente la perte de chaleur volumique due au rayonnement (unité SI : J⋅m-3⋅s-1).

Et, même, à voir ainsi les trois équations, j'aurais furieusement envie de les réduire à une seule, à l'aide d'une construction mathématique adéquate.


Dernière édition par Pieyre le Dim 8 Mai 2016 - 20:14, édité 1 fois

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Message par Invité le Dim 8 Mai 2016 - 20:13

Gwel56 a écrit:Raaah comment je kifferais ce genre de chose en plugin 3dsmax !
Ou une implémentation dans les API pour les jeux, ça serait magnifique ^^

Tu peux le faire dans blender si tu veux. Mais c'est du diphasique avec un front-tracking : impossible de le faire en temps réel de manière réaliste pour le moment.

Pour les jeux ce type de simulation ne va pas encore assez vite. En général on simplifie énormément les équations (par exemple, si tu n'as que la surface d'un liquide à simuler, avec les équations de Saint Venant dans certains cas on peut faire un rendu réaliste).

Pieyre a écrit:
Et, même, à voir ainsi les trois équations, j'aurais furieusement envie de les réduire à une seule, à l'aide d'une construction mathématique adaptée.

On peut, et c'est ce qu'on fait (un terme d'évolution temporel = un terme convectif + un terme diffusif + un terme source). C'est au niveau de la résolution numérique que tout n'est pas résolu pareil (en particulier pour la pression, dont la valeur est nécessaire pour la vitesse et la masse volumique).

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Message par tim9.5 le Dim 8 Mai 2016 - 22:11

Bien vu, Pieyre. Ces équations sont de vraies perles.
En revanche, les partager au vue de tous laisse un arrière-goût de perplexité pour les non-lecteurs de cette sorte de littérature.
L'image de la Nasa, bien que moins générale, montre mieux la structure des équations : un train sans fin de dérivées partielles.

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Petite vidéo pour transformer une équation de Saint Venant en code info ? (Sans piétiner sur le terrain des pros de ce forum).


Et une version avec des tirettes !
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