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MEC_52619_EP - Introduction aux statistiques et à l'analyse des données (2024-2025)

L'objectif de ce cours est d'introduire les principes de base de la modélisation statistique et de l'analyse de données (notions de probabilité utiles en statistique, statistiques descriptives, estimation, tests) ainsi que quelques méthodes statistiques exploratoires avancées. Les concepts présentés seront mis en œuvre en R et Python sur des études de cas concrets, après une brève introduction à ces langages de programmation.

 

 

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1 / MScT 1A

MEC_52994_EP - Stage - Aérodynamique et hydrodynamique (2024-2025)

Responsables :
Lutz Lesshafft - Ladhyx
E-mail : lesshafft@ladhyx.polytechnique.fr
Tel: 01.69.33.52.56

Christophe Clanet - Ladhyx
E-mail : clanet@ladhyx.polytechnique.fr
Tel: 01.69.33.52.58


Description générale de l’option
Le développement de nouvelles générations de véhicules aérospatiaux (avions atmosphériques et spatiaux, hélicoptères, missiles, lanceurs), maritimes (navires, sous-marins, engins d’exploration profonde, plates-formes d’exploitation océanique) ou terrestres soulève de nombreux défis en Mécanique des fluides qu’il faut correctement appréhender bien avant le stade de construction de prototypes. Les contraintes de performances toujours accrues avec des préoccupations de coût de plus en plus sévères concernent notamment les aspects suivants:

  • mobilité (vitesse, manoeuvrabilité),
  • consommation (rendement propulsif),
  • sécurité et confort (stabilité et contrôle, vibrations),
  • bruit rayonné (cette option peut accueillir des stages a coloration acoustique)


Dans cette compétition, les capacités de modélisation, issues de la recherche fondamentale, sont un atout déterminant.

Thèmes
De nombreux problèmes d’écoulements complexes rencontrés sont communs à l’aérodynamique et l’hydrodynamique car liés aux phénomènes fondamentaux comme la turbulence, les décollements, les sillages tourbillonnaires. Ainsi les mêmes modèles numériques (Euler, Navier-Stokes,...) et les mêmes moyens d’essais (souffleries, tunnels hydrodynamiques) sont souvent mis en oeuvre pour traiter les problèmes d’aérodynamique subsonique et les problèmes d’hydrodynamique. Toutefois, aérodynamique et hydrodynamique se distinguent par des effets spécifiques.

En hydrodynamique, on peut citer :

  • la masse élevée du fluide (interactions gravitaires et inertielles entre le fluide et les structures),
  • la présence d’une surface libre (diffraction-rayonnement de la houle par les obstacles),
  • l’existence de mélange diphasique (phénomène de cavitation notamment).


En aérodynamique, les problèmes spécifiques sont ceux liés aux grandes vitesses :

  • effets de la compressibilité de l’air (ondes de choc),
  • effets thermiques,
  • effets physico-chimiques à haute température (combustion, écoulements hypersoniques) ou à haute altitude (raréfaction).


Des progrès considérables ont été réalisés ces dernières années dans la connaissance et la prédiction des écoulements complexes, aussi bien par voie théorique ou numérique (méthodes numériques et utilisation de super-ordinateurs, théorie de la turbulence) que par voie expérimentale (mesures fines par vélocimétrie laser, nouveaux moyens d’essais à grande échelle).

L’aérodynamique et l’hydrodynamique sont des disciplines anciennes mais qui traversent actuellement une profonde mutation due en grande partie au développement des grands moyens informatiques et expérimentaux. Cette option se propose de mettre les élèves au contact direct des aspects les plus récents de ces disciplines et des défis industriels auxquels elles sont confrontées.

Les stages
Les sujets de stages peuvent être à caractère fondamental (étude fine de phénomènes complexes dans des configurations simples) ou plus appliqué (étude plus globale de configurations de la réalité).

L’accent est mis tantôt sur l’application de méthodes analytiques, tantôt sur la mise en oeuvre ou l’amélioration de codes numériques ou encore l’acquisition, le traitement et l’interprétation de données expérimentales. Souvent, différents aspects sont associés, le sujet convenant alors mieux à un travail en binôme.

Exemples de stages proposés
Le catalogue des stages de l'année dernière peut être consulté. La majorité des stages sont maintenant éffectués à l'étranger.


Marche a suivre en cas d'intérêt pour cette option

Cette option fonctionne en proposant chaque année une liste de stages suggérés par nos contacts durant le mois de septembre. Cette liste donne lieu à un catalogue distribué aux élèves qui en font la demande à la réunion de présentation des options du Département de Mécanique ou par simple e-mail adressé aux responsables. Nous incitons les élèves à choisir un sujet au sein de ce catalogue car nous connaissons les encadrements nationaux et internationaux qui proposent ces stages. Toutefois, nous pouvons également finaliser d'autres stages d'option avec un élève qui a une idée et une motivation très précises. Dans ce but, nous contacter après lecture du catalogue ET NOTER QUE LA DEFINTION DU STAGE DOIT S'EFFECTUER EN CONCERTATION AVEC LES RESPONSABLES DE L'OPTION. LES STAGES N'OFFRANT PAS DE CONTENU SCIENTIFIQUE SUFFISANT SERONT REFUSES.

Langue du cours : Français

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1 / MScT 1A

MEC_52996_EP - Stage - Environnement, Terre, Océan, Atmosphère (2024-2025)

Département Mécanique

Responsable
Hervé LE TREUT
LMD, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex
E-mail : letreut@lmd.jussieu.fr ou letreut@lmd.polytechnique.fr
Tél. : X -poste 51 03 ou 51 01

Co-Responsable :
Albert HERTZOG
LMD, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex
E-mail : hertzog@lmd.polytechnique.fr
Tél. : X -poste 5160


L’option propose des stages dans le domaine de la mécanique des fluides géophysiques, la dynamique de l'océan, de l'atmosphère, ou encore de la géophysique interne. De nombreux stages abordent des problèmes d’environnement, tels que la pollution, la gestion de l'eau, l'impact de la déforestation sur le climat, le changement climatique du à l'effet de serre, la gestion de l'eau et l'hydrographie, la détection de signaux sismiques et les tremblements de terre. Ces thèmes se caractérisent par leur forte interdisciplinarité. Les aspects mécaniques et physiques (parfois chimiques ou biologiques) se mêlent souvent à des questions plus appliquées, relatives aux techniques de la mesure ou à l'analyse d'observations globales ou in-situ.

Les stages disponibles sont caractérisés par une triple diversité.

1. Thématique : puisqu’il peut s’agir d’océanographie, de météorologie, d’études de processus locaux (courants côtiers, ondes de reliefs, vagues, avalanches…), d’études globales (climat du passé, prévision des climats du futurs, rôle et étude du processus El Nino, prévision des cyclones, cycle du carbone dans l’atmosphère, ), de géophysique interne, ou encore d'études appliquées à caractère industriel (plutôt en France).
2. Technique: beaucoup de sujets ont une composante numérique importante (permettant souvent une bonne initiation à des langages informatiques tels que le FORTRAN), mais certains sont de nature plus expérimentale (qu’il s’agisse d’expériences en laboratoire, de mesures in situ, de traitement de données globales ou de mesures spatiales) et d'autres sont de nature plus théorique (théorie des écoulements turbulents, des ondes ou instabilités atmosphériques ou océaniques,…).
3. Géographique : presque tous les pays du monde ont une recherche active dans les domaines concernés par l'option. Des stages sont donc proposés dans de nombreux pays mais aussi en France, à Paris comme en province. Les stages effectués hors d'Europe se déroulent généralement dans le monde académique (centres de recherche au sein d'universités), alors que les stages réalisés en France et en Europe sont effectués de manière indifférenciée dans le monde académique ou au sein d'entreprises privées (bureaux d'études, petites ou moyennes entreprises innovantes, grandes entreprises ayant une activité dans le monde de l'environnement).

Il est demandé aux élèves intéressés de se mettre en contact aussi rapidement que possible avec les responsables de l'option pour préciser l'orientation possible du stage.
L'option est également proposée dans le département de physique, avec le code PHY596 (responsable : Jean-François Roussel, roussel@onera.fr).

Voici quelques exemples d'institutions ayant encadré des stages les années précédentes :

* Météorologie : UCLA, MIT, Université de Floride, Université McGill (Montréal), Météo Canadienne (Vancouver), Université de Reading, Université de Hambourg Université McQuarie (Sydney), Météo Australienne (Melbourne), Université de Buenos-Aires, Université de Montevideo, Institut de Physique de l’Atmosphère de Beijin, Université de Tokyo, Cochin University (Indes), IAP (Moscou).
Mais aussi en France: LMD (Paris-Palaiseau), LATMOS (Paris), LAMP (Clermont-Ferrand), Météo-France (Toulouse)
* Océanographie : Scripps Institution (Californie), Institut océanographique (Palma de Majorque), CSIRO (Hobart, Australie), SOC (Southampton, Grande-Bretagne), AWI (Bremerhaven, Allemagne)
En France: LOCEAN (Paris), LEGI (Grenoble), Ifremer (Brest)
* Géophysique: IPG (Paris), Total (France), Observatoire Volcanologique et Sismologique de Gouadeloupe
* Instrumentation : Université de Toronto, DLR (Munich, Allemagne)
en France: LMD (Paris), le LOCEAN (Paris), SAUR (traitement des eaux, Paris).
* Études théoriques : Cambridge, Oxford, Université de Monash, MIT, Imperial College (Londres),
en France: LMD, LOCEAN ou INL (Nice).

La quasi-totalité de ces institutions sont prêtes à accueillir à nouveau des stagiaires de l'X : la liste est indicative et non limitative.

 

Modalités d'évaluation : Les étudiants sont évalués sur le document manuscrit rendu à l'issue du stage ainsi que sur leur présentation orale de leur stage.

Langue du cours : Français

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1 / MScT 1A

MEC_53456_EP - États de la mer, propagation des vagues et énergie des vagues océaniques (2024-2025)

Description
The course is divided in three main parts: (1) Characterizing waves and describing the important
physical processes governing oceanic and nearshore wave propagation, (2) Numerical modeling of
wave propagation, and (3) Wave-structure interactions. The course is organized in 9 sessions comprised of lectures and project development.

Catégorie: Master 2 / MScT 2A

MEC_53606_EP - Transferts radiatifs dans l’atmosphère et l’océan (2024-2025)

This course introduces the mechanisms controlling atmospheric composition in the lower atmosphere in both remote and polluted environments. A particular focus is placed on the understanding of the oxidation capacity of the troposphere and the composition and properties of atmospheric aerosols. The main processes involved in the development of air pollution episodes at urban and regional scales, as well as the tools used in the scientific community and air quality management services for the monitoring and forecasting of air quality, are then described. The specific structure of the boundary layer and the associated chemical and dynamical processes are detailed, including emissions, deposition, and chemical evolution.
All aspects are introduced theoretically before providing a specific description of the practical application in modelling platforms. These models are presented in the context of the current air quality policies in Europe and key locks are presented to understand realistic reduction choices being discussed for air quality improvement and climate change mitigation strategies. Various current applications are described as extreme case analysis, scenario studies until operational forecast, pollution health impacts evaluation, chemistry-climate analyses.


Implementation
Each course will be divided into a lecture and an associated tutorial with applied examples. In addition, students will work in groups on different practical projects with 2 sessions as numerical practical class. Example of project subjects:
• Chemical regimes: understanding the strategies to implement for the regulation of photo-oxidant pollution episodes (ozone) in the Paris area (modelling project);
• Atmospheric observation of air quality: what complementarities between observing systems? (data analysis project);

Course outline

1) Tropospheric composition (Lectures 1 – 2)
• General chemical composition of the troposphere gaseous and particles species to study relative amounts, life time, trends;
• Gaseous atmospheric chemistry
o The radical cycle
o Photochemical equilibrium
o NOx and VOCs chemistry
• Chemical regimes

2) Introduction to aerosols (Lecture 3)
• Characteristics of a population of aerosol: chemical composition and size distribution;
• Formation of atmospheric aerosols.

3) Modelling emissions, deposition, chemistry and transport (Lecture 4-5)
• General concepts and modelling choices: from box models to 3D Earth system models;
• Example of modelling platforms
• For the main natural and anthropogenic emissions sources: Description of the process, species emitted and inventory construction;
• Wet and Dry deposition.


4) Polluted boundary layer and air quality management (Lecture 6)
• Meteorological characteristics of the boundary layer
• Dispersion of pollutants
• Development of pollution episodes
• Impacts of air pollution
o Impact on environment: feedbacks between vegetation and surface atmospheric concentrations;
o Impact on health in urbanized environments


5) Interactions between air quality and climate (Lecture 7)
• Radiative forcing of trace species;
• Atmospheric pollution in a changing climate:
• Impact on meteorological conditions
• Impact on emissions
• Impact on chemistry
Implementing strategies for future mitigation assessments

Catégorie: Master 2 / MScT 2A

MEC_53607_EP - Chimie atmosphérique et qualité de l'air : processus et modélisation à l'échelle urbaine et mondiale (2024-2025)

This course introduces the mechanisms controlling atmospheric composition in the lower atmosphere in both remote and polluted environments. A particular focus is placed on the understanding of the oxidation capacity of the troposphere and the composition and properties of atmospheric aerosols. The main processes involved in the development of air pollution episodes at urban and regional scales, as well as the tools used in the scientific community and air quality management services for the monitoring and forecasting of air quality, are then described. The specific structure of the boundary layer and the associated chemical and dynamical processes are detailed, including emissions, deposition, and chemical evolution.
All aspects are introduced theoretically before providing a specific description of the practical application in modelling platforms. These models are presented in the context of the current air quality policies in Europe and key locks are presented to understand realistic reduction choices being discussed for air quality improvement and climate change mitigation strategies. Various current applications are described as extreme case analysis, scenario studies until operational forecast, pollution health impacts evaluation, chemistry-climate analyses.


Implementation
Each course will be divided into a lecture and an associated tutorial with applied examples. In addition, students will work in groups on different practical projects with 2 sessions as numerical practical class. Example of project subjects:
• Chemical regimes: understanding the strategies to implement for the regulation of photo-oxidant pollution episodes (ozone) in the Paris area (modelling project);
• Atmospheric observation of air quality: what complementarities between observing systems? (data analysis project);

Course outline

1) Tropospheric composition (Lectures 1 – 2)
• General chemical composition of the troposphere gaseous and particles species to study relative amounts, life time, trends;
• Gaseous atmospheric chemistry
o The radical cycle
o Photochemical equilibrium
o NOx and VOCs chemistry
• Chemical regimes

2) Introduction to aerosols (Lecture 3)
• Characteristics of a population of aerosol: chemical composition and size distribution;
• Formation of atmospheric aerosols.

3) Modelling emissions, deposition, chemistry and transport (Lecture 4-5)
• General concepts and modelling choices: from box models to 3D Earth system models;
• Example of modelling platforms
• For the main natural and anthropogenic emissions sources: Description of the process, species emitted and inventory construction;
• Wet and Dry deposition.


4) Polluted boundary layer and air quality management (Lecture 6)
• Meteorological characteristics of the boundary layer
• Dispersion of pollutants
• Development of pollution episodes
• Impacts of air pollution
o Impact on environment: feedbacks between vegetation and surface atmospheric concentrations;
o Impact on health in urbanized environments


5) Interactions between air quality and climate (Lecture 7)
• Radiative forcing of trace species;
• Atmospheric pollution in a changing climate:
• Impact on meteorological conditions
• Impact on emissions
• Impact on chemistry
Implementing strategies for future mitigation assessments

Catégorie: Master 2 / MScT 2A

MEC_53611_EP - Circulation générale de l'atmosphère et météorologie synoptique (2024-2025)

Objectives: We describe and compare the general circulations of the troposphere, the stratosphere and the mesosphere. This clearly highlights the two main thermodynamical drivers of the atmosphere: in the troposphere, the absorption of the infrared radiation from the ground and oceans by the greenhouse gases and / or the convection; in the stratosphere and mesosphere, the direct absorption of solar UV radiation by ozone. The global scale circulations produced by these global thermodynamical forcings are nevertheless unstable and modulated by waves that control in good part the weather and the climate variability, and that we described with details. Although the nature of these waves vary a lot from one situation to the other, we show that their dynamics is controlled by only two restoring mechanisms, one is the force of gravity (gravity waves) the other is related to the gradient of potential vorticity (Rossby waves). We also present how these waves control the local weather and its slow variations (Rosby waves and blockings in the mid-latitude, Madden Julian Oscillation in the tropics). The course also
describes the interactions between the waves and the large-scale circulation, yielding to planetary scale modes of variability like the Arctic oscillation in the midlatitudes troposphere, the blockings again, the Sudden Stratospheric Warmings in the midlatitude stratosphere and if time permits the Quasi-Biennal Oscillation in the equatorial lower stratosphere.


The course is based on analysis of meteorological observations and global datasets covering the middle latitudes as well as the tropics, the troposphere as well as the stratosphere. In this sense its content is in good part descriptive, but the interpretations of the observations is made by using precise tools of geophysical fluid dynamics, like the Eliasen Palm fluxes, and simplified dynamical models. Some of these tools are also introduced with details, but a systematic derivation of the quasi-geostrophic dynamics, baroclinic instability or equatorial wave theory is left to more advanced geophysisical fluid dynamics courses. Following such courses is not a pre-requisite of this one.

Prerequisite: Fluid Mechanics, basics in meteorology and climatology

Outlines:
1) Zonal mean climatologies and fundamental equations;
2) General circulation of the neutral atmosphere (troposphere-stratospheremesosphere);
3) Meridional circulations and the role of the Eddies;
4) Midlatitude tropospheric synoptic variability
5) The midlatitude low frequency variability of climate;
6) The sudden stratospheric warming and the arctic oscillation;
7) The equatorial waves and the Madden-Julian oscillation.
8) Stratospheric equatorial variability

Catégorie: Master 2 / MScT 2A

MEC_53663_EP - Aérodynamique (2024-2025)

L’aérodynamique vise à prédire l’influence des écoulements d’air et des formes des objets sur les efforts mécaniques et les transferts de chaleur dans des applications allant des avions, aux véhicules terrestres et aux bâtiments. C’est un sujet extrêmement riche et vivant sur les plans de la recherche fondamentale et appliquée que nous abordons à travers une série de 4 cours magistraux et de séances d’exercices. Les étudiants apprendront les lois fondamentales de l'aérodynamique incompressible, en abordant séquentiellement les forces aérodynamiques, l'origine de la portance et de la traînée, et enfin en établissant les modèles physiques et le cadre mathématique qui permettent de traiter l'essentiel des problèmes d'intérêt. Le cours approfondit largement les notions qui auront pu être abordées avant, notamment en M1. L’accent est mis sur la phénoménologie des écoulements, à l’aide de nombreuses illustrations. Les cours sont suivis de séances d’approfondissement avec des exercices qui visent à fournir des outils pour calculer les forces aérodynamiques et les propriétés des écoulements sur un ensemble d'applications concrètes. Une dernière session est consacrée à la réalisation de simulations numériques de l'écoulement autour d’un profil d’aile, avec application sur une configuration d’ailes en tandem et en effet de sol.

Contenu

  • Cours 1 : Rappels de Mécanique des Fluides, Portance - traînée, phénoménologie, écoulements potentiels, condition de Kutta
  • Cours 2 : Théorie des profils minces, portance d’un profil d’aile
  • Cours 3 : Théorie de la ligne portante, aile elliptique de traînée minimale
  • Exercice 1 : Méthode des panneaux, méthode des images et effet de sol pour un profil d’aile
  • Exercice 2 : Portance d’un profil d’aile, application à l’aile de Joukowski, effets de volet pour accroître la portance d’un profil
  • Exercice 3 : Modélisation des tourbillons marginaux, application au vol en formation et à l’effet de sol pour une aile d’envergure fine
  • Projet : en binôme, réalisation de simulations numériques d’un profil d’aile par résolution des équations d’Euler pour approfondir les concepts vus en cours, application aux ailes en tandem et en effet de sol.

Enseignant 

Vincent Brion, professeur assistant au Département de Mécanique de l’Ecole Polytechnique, ingénieur de recherche à l’ONERA, département d’aérodynamique, aéroélasticité, acoustique (DAAA). vincent.brion@onera.fr

Niveau requis

Un cours de mécanique des fluides présentant les équations de Navier-Stokes

Modalité d’évaluation

projet par binôme, examen écrit

Langue de cours

anglais

Crédits ECTS

1.5

 

Mise à jour : le 10 avril 2020



Course 1: Reminders of Fluid Mechanics, Lift - drag,
phenomenology, potential flows, Kutta condition
Course 2: Theory of thin profiles, lift of a wing profile
Course 3: Lifting line theory, elliptical wing of minimum drag
Exercise 1: Panel method, image method and ground effect
for a wing profile
Exercise 2: Lift of a wing profile, application
to Joukowski's wing, flap effects to increase the lift of a profile
Exercise 3: Modeling of marginal vortices,
application to formation flight and to the ground effect
for a wing of fine span
Project: in pairs, realization of numerical simulations
of a wing profile by solving the Euler equations to deepen the concepts seen in progress, application to the wings in tandem and ground effect.




Evaluation


projet, exam


Language


English


ECTS credits


1.5


 


 updated 24/04/2020


Catégorie: Master 2 / MScT 2A

MEC_54462_EP - Wind Power (2024-2025)

Eligibility/Pre- requisites :  

Due to the use of experimental facilities, the number of students is limited to 24.

This course requires basic knowledge of fluid mechanics and structure.

Learning outcomes 

  • Global vision of wind power and the evolution of wind turbines
  • Ability to analyze wind data on a site and calculate the potential of wind energy
  • Understand the operation and control of the energy transfer chain formed by the wind turbine.
  • Understand the basic aerodynamic models for the wind turbine rotor
  • Acquisition of experience in simulating flow through wind turbines
  • Become familiar with wind tunnel experiments and wind turbine performance tests
  • Gain experience in writing a scientific article and its oral public presentation
Course main content
 
1.    General presentation of wind energy and wind turbines
 
Evolution and classification of wind turbines. Wind turbine components. Overview of the wind power industry in the European Union and worldwide. Considerations in wind farm siting and operation
 
2.    Wind characteristics and wind energy potential
 
Characteristics of wind. Meteorological aspects. Weibull distribution. Calculation of theoretical wind energy potential. Calculation of produced energy by a given wind turbine. General presentation of atmospheric boundary layer. Wind velocity measurements.
 
3.    Aerodynamics of wind turbines
 
Aerodynamics of an airfoil, forces and coefficients. Operation in normal and stall mode. Rotor aerodynamics, momentum theory, Betz’ law, blade element momentum theory
 
4.    Mechanical Design
 
Normal and extreme loads as defined by the standards. Blade design. Presentation of employed materials. Mechanical behavior and test. Aeroelasticity of blades. Rotor in operation.
 
5.    Control and Regulation of wind turbines
 
Wind turbine control strategy: stall, pitch control.
 
6.    Introduction to CFD principles and numerical simulation of a wind turbine. 
 
Definition of the numerical domain, set-up of the boundary conditions and grid generation. Selection of numerical models and grid independence study. Analysis and synthesis of results. Submission of a report.
 
7.    Experimental investigation in ENSAM wind tunnel.
 
Tests of a wind turbine and determination of its characteristic curves: torque and power. Analysis of results and submission of the test report.
 
8.    Initiation to scientific communication.

The student is invited to carry out personal work, in a small group, on a research topic in the field of wind energy. A specific bibliographic review must be prepared. This work must be finalized in written form respecting a given template and also in the form of an oral presentation.

 

Examination and final grade  requirements

Students are graded through: 

- Written final exam (open book) 60%

- Numerical simulation session and report 10%

- Wind tunnel experiments and report 10%

- Written bibliographic revue and oral presentation 20%  

 

Coordinator Instructors  

Fawaz MASSOUH

Marc RAPIN, Tommaso CAPURSO

Langue du cours : Anglais

Credits ECTS : 6

Catégorie: Master 2 / MScT 2A

MEC_54656_EP - Introduction à BME II : Imagerie et biomatériaux (2024-2025)

The course is divided in 2 main parts.

The first part entitled “Introduction to imaging” aims to provide students with basic knowledge in the field of imaging for the study of fundamental processes in biology and for biomedical diagnostics. An overview of the main imaging techniques currently in use for these applications is provided.

The basic physical principles of imaging are introduced. Moreover the main physical processes which determine the tissue-light interaction (dispersion, scattering and absorption) are illustrated. Finally the computational methods enabling to use images to solve a larger biomedical problem through image processing, image analysis and downstream data analysis are introduced.

The second part, entitled "Biomaterials", aims to provide students with basic knowledge in the field of biomaterials and tissue engineering, focusing on the strengths and limits of the existing systems, as well as on the future developments. The basic concepts of drug delivery are also illustrated. In particular, the advantages, drawbacks and limits of some examples of oral, transdermal and topical drug delivery systems are presented. The domain of nanomedicine will be also introduced with focus on the description of innovative systems for nanodiagnostics and nanotherapeutics. Finally, some examples of clinical and industrial developments (drug coated stents, scaffolds, cardiac valves, nano/micro systems for imaging, etc.) are introduced and discussed.

 

 

Catégorie: Master 2 / MScT 2A

MEC513 - Projet de 3A en SDE (2023-2024)

Ces projets s'appuient sur un cours ou un EA et permettent d'approfondir les notions abordées en mettant en oeuvre, sur un problème concret, une démarche complète de projet. Il s'inscrit dans le Parcours d'Approfondissement 'Sciences pour les Défis de l'Environnement' et est conçu pour faire appel à plusieurs des disciplines enseignées: mécanique, physique, biologie, économie et humanités et sciences sociales. Si le code (MEC513) n'inclut pas les abréviations des cinq départements, c'est par souci de simplicité administrative: par exemple, un projet interdisciplinaire entre biologie et économie peut être géré sous ce code.

Une liste des sujets proposés est progressivement mise à jour sur http://www.coriolis.polytechnique.fr/SDE/SDE_1617/MEC513.html

Les méthodes mises en oeuvre dépendront du problème, des disciplines mises en jeu, et de l'encadrement. Elles pourront inclure des l'analyse de données, de la modélisation numérique, du travail expérimental ou des recherches bibliographiques. 

Vous travaillerez en binôme et pourrez généralement orienter votre étude dans la direction de votre choix. Vous bénéficierez d'un encadrement scientifique sur le sujet lui-même et technique sur la mise en oeuvre.

 

Validation :

    Fin de P1 : Rédaction d'un rapport bref non noté et entretien.
    Fin de P2 : Rédaction d'un rapport scientifique (20 à 30 pages) et soutenance orale (30 minutes + questions).

Langue du cours : Français

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC519S - Introduction to Statistics and Data Analysis (2023-2024)

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC557 - Apprentissage Automatique pour le climat et l"énérgie (2023-2024)

La

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC562 - Mécanique et couplages multiphysiques (2023-2024)

L'objectif du cours est de donner les outils théoriques et  numériques pour la compréhension et la modélisation des matériaux et systèmes de l'ingénieur faisant intervenir des couplages multi-physiques. De tels fondements sont indispensables à la conception de systèmes complexes et des matériaux innovants pour des applications variées telles que la récupération, le transfert et le stockage de l'énergie et des données, le biomédical, la durabilité de matériaux et structures sous environnement sévère, les nouveaux capteurs et actionneurs, etc.

 

Prequis : Mécanique des milieux continus (MEC431)

Modalités d'évaluation : Examen final écrit et note de participation

Langue du cours : Français

Mise à jour : 17 avril 2020

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC578 - Aérodynamique (2023-2024)

Cet enseignement d'approfondissement complète les cours de Mécanique des Fluides (mécanique des fluides générale, aérodynamique compressible). A travers la réalisation de projets de recherche en laboratoire et en binôme, l’objectif du cours est de découvrir les phénomènes, les concepts et  les méthodes de l’aérodynamique sur des sujets de nature appliquée ou fondamentale : vol battu, contrôle du décrochage, dynamique des tourbillons marginaux, aéroacoustique d’une cavité, dynamique des jets sous/sur-détendus, interaction onde de choc/couche limite en conditions transsoniques pour ne citer que quelques exemples. Le module commence par une séance d’introduction sur l’aérodynamique et les applications en aéronautique. Les étudiants sont par la suite, au fil de la progression des projets, formés aux principales notions théoriques et pratiques de l’aérodynamique. Des outils de traitement de données sont apportés afin de faciliter l’exploitation des données obtenues. Les travaux s’appuient sur des articles scientifiques fournis aux étudiants en début de projet, qui sont restitués lors d’une présentation de mi-parcours. Les projets expérimentaux sont réalisés dans les souffleries des TREX. Les projets numériques mettent en œuvre des codes de simulation professionnels. Une visite des souffleries de l’ONERA Meudon est organisée afin de découvrir des installations de grande échelle, des moyens métrologiques de pointe et les recherches en cours.

 

Evaluation : présentation de mi-projet, rapport et présentation finale
Langue du cours : Anglais


 

Mise à jour : 24 avril 2020

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC581 - Modèles et données en mécanique (2023-2024)

L'objectif du cours est de faire le lien entre les approches "essentiellement physique" et "essentiellement données" des cours de base, et de sensibiliser/former les étudiants au grand défi de l'ingénierie qu'est l'interaction modèles-données et aux problématiques scientifiques associées. Plus précisément, on étudiera comment introduire des données dans un modèle, ou encore comment utiliser un modèle pour traiter des données, voire les deux en même temps.

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC594 - Aérodynamique et hydrodynamique (2023-2024)

Responsables :
Lutz Lesshafft - Ladhyx
E-mail : lesshafft@ladhyx.polytechnique.fr
Tel: 01.69.33.52.56

Christophe Clanet - Ladhyx
E-mail : clanet@ladhyx.polytechnique.fr
Tel: 01.69.33.52.58


Description générale de l’option
Le développement de nouvelles générations de véhicules aérospatiaux (avions atmosphériques et spatiaux, hélicoptères, missiles, lanceurs), maritimes (navires, sous-marins, engins d’exploration profonde, plates-formes d’exploitation océanique) ou terrestres soulève de nombreux défis en Mécanique des fluides qu’il faut correctement appréhender bien avant le stade de construction de prototypes. Les contraintes de performances toujours accrues avec des préoccupations de coût de plus en plus sévères concernent notamment les aspects suivants:

  • mobilité (vitesse, manoeuvrabilité),
  • consommation (rendement propulsif),
  • sécurité et confort (stabilité et contrôle, vibrations),
  • bruit rayonné (cette option peut accueillir des stages a coloration acoustique)


Dans cette compétition, les capacités de modélisation, issues de la recherche fondamentale, sont un atout déterminant.

Thèmes
De nombreux problèmes d’écoulements complexes rencontrés sont communs à l’aérodynamique et l’hydrodynamique car liés aux phénomènes fondamentaux comme la turbulence, les décollements, les sillages tourbillonnaires. Ainsi les mêmes modèles numériques (Euler, Navier-Stokes,...) et les mêmes moyens d’essais (souffleries, tunnels hydrodynamiques) sont souvent mis en oeuvre pour traiter les problèmes d’aérodynamique subsonique et les problèmes d’hydrodynamique. Toutefois, aérodynamique et hydrodynamique se distinguent par des effets spécifiques.

En hydrodynamique, on peut citer :

  • la masse élevée du fluide (interactions gravitaires et inertielles entre le fluide et les structures),
  • la présence d’une surface libre (diffraction-rayonnement de la houle par les obstacles),
  • l’existence de mélange diphasique (phénomène de cavitation notamment).


En aérodynamique, les problèmes spécifiques sont ceux liés aux grandes vitesses :

  • effets de la compressibilité de l’air (ondes de choc),
  • effets thermiques,
  • effets physico-chimiques à haute température (combustion, écoulements hypersoniques) ou à haute altitude (raréfaction).


Des progrès considérables ont été réalisés ces dernières années dans la connaissance et la prédiction des écoulements complexes, aussi bien par voie théorique ou numérique (méthodes numériques et utilisation de super-ordinateurs, théorie de la turbulence) que par voie expérimentale (mesures fines par vélocimétrie laser, nouveaux moyens d’essais à grande échelle).

L’aérodynamique et l’hydrodynamique sont des disciplines anciennes mais qui traversent actuellement une profonde mutation due en grande partie au développement des grands moyens informatiques et expérimentaux. Cette option se propose de mettre les élèves au contact direct des aspects les plus récents de ces disciplines et des défis industriels auxquels elles sont confrontées.

Les stages
Les sujets de stages peuvent être à caractère fondamental (étude fine de phénomènes complexes dans des configurations simples) ou plus appliqué (étude plus globale de configurations de la réalité).

L’accent est mis tantôt sur l’application de méthodes analytiques, tantôt sur la mise en oeuvre ou l’amélioration de codes numériques ou encore l’acquisition, le traitement et l’interprétation de données expérimentales. Souvent, différents aspects sont associés, le sujet convenant alors mieux à un travail en binôme.

Exemples de stages proposés
Le catalogue des stages de l'année dernière peut être consulté. La majorité des stages sont maintenant éffectués à l'étranger.


Marche a suivre en cas d'intérêt pour cette option

Cette option fonctionne en proposant chaque année une liste de stages suggérés par nos contacts durant le mois de septembre. Cette liste donne lieu à un catalogue distribué aux élèves qui en font la demande à la réunion de présentation des options du Département de Mécanique ou par simple e-mail adressé aux responsables. Nous incitons les élèves à choisir un sujet au sein de ce catalogue car nous connaissons les encadrements nationaux et internationaux qui proposent ces stages. Toutefois, nous pouvons également finaliser d'autres stages d'option avec un élève qui a une idée et une motivation très précises. Dans ce but, nous contacter après lecture du catalogue ET NOTER QUE LA DEFINTION DU STAGE DOIT S'EFFECTUER EN CONCERTATION AVEC LES RESPONSABLES DE L'OPTION. LES STAGES N'OFFRANT PAS DE CONTENU SCIENTIFIQUE SUFFISANT SERONT REFUSES.

Langue du cours : Français

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC596 - Environnement, Terre, Océan, Atmosphère (2023-2024)

Département Mécanique

Responsable
Hervé LE TREUT
LMD, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex
E-mail : letreut@lmd.jussieu.fr ou letreut@lmd.polytechnique.fr
Tél. : X -poste 51 03 ou 51 01

Co-Responsable :
Albert HERTZOG
LMD, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex
E-mail : hertzog@lmd.polytechnique.fr
Tél. : X -poste 5160


L’option propose des stages dans le domaine de la mécanique des fluides géophysiques, la dynamique de l'océan, de l'atmosphère, ou encore de la géophysique interne. De nombreux stages abordent des problèmes d’environnement, tels que la pollution, la gestion de l'eau, l'impact de la déforestation sur le climat, le changement climatique du à l'effet de serre, la gestion de l'eau et l'hydrographie, la détection de signaux sismiques et les tremblements de terre. Ces thèmes se caractérisent par leur forte interdisciplinarité. Les aspects mécaniques et physiques (parfois chimiques ou biologiques) se mêlent souvent à des questions plus appliquées, relatives aux techniques de la mesure ou à l'analyse d'observations globales ou in-situ.

Les stages disponibles sont caractérisés par une triple diversité.

1. Thématique : puisqu’il peut s’agir d’océanographie, de météorologie, d’études de processus locaux (courants côtiers, ondes de reliefs, vagues, avalanches…), d’études globales (climat du passé, prévision des climats du futurs, rôle et étude du processus El Nino, prévision des cyclones, cycle du carbone dans l’atmosphère, ), de géophysique interne, ou encore d'études appliquées à caractère industriel (plutôt en France).
2. Technique: beaucoup de sujets ont une composante numérique importante (permettant souvent une bonne initiation à des langages informatiques tels que le FORTRAN), mais certains sont de nature plus expérimentale (qu’il s’agisse d’expériences en laboratoire, de mesures in situ, de traitement de données globales ou de mesures spatiales) et d'autres sont de nature plus théorique (théorie des écoulements turbulents, des ondes ou instabilités atmosphériques ou océaniques,…).
3. Géographique : presque tous les pays du monde ont une recherche active dans les domaines concernés par l'option. Des stages sont donc proposés dans de nombreux pays mais aussi en France, à Paris comme en province. Les stages effectués hors d'Europe se déroulent généralement dans le monde académique (centres de recherche au sein d'universités), alors que les stages réalisés en France et en Europe sont effectués de manière indifférenciée dans le monde académique ou au sein d'entreprises privées (bureaux d'études, petites ou moyennes entreprises innovantes, grandes entreprises ayant une activité dans le monde de l'environnement).

Il est demandé aux élèves intéressés de se mettre en contact aussi rapidement que possible avec les responsables de l'option pour préciser l'orientation possible du stage.
L'option est également proposée dans le département de physique, avec le code PHY596 (responsable : Jean-François Roussel, roussel@onera.fr).

Voici quelques exemples d'institutions ayant encadré des stages les années précédentes :

* Météorologie : UCLA, MIT, Université de Floride, Université McGill (Montréal), Météo Canadienne (Vancouver), Université de Reading, Université de Hambourg Université McQuarie (Sydney), Météo Australienne (Melbourne), Université de Buenos-Aires, Université de Montevideo, Institut de Physique de l’Atmosphère de Beijin, Université de Tokyo, Cochin University (Indes), IAP (Moscou).
Mais aussi en France: LMD (Paris-Palaiseau), LATMOS (Paris), LAMP (Clermont-Ferrand), Météo-France (Toulouse)
* Océanographie : Scripps Institution (Californie), Institut océanographique (Palma de Majorque), CSIRO (Hobart, Australie), SOC (Southampton, Grande-Bretagne), AWI (Bremerhaven, Allemagne)
En France: LOCEAN (Paris), LEGI (Grenoble), Ifremer (Brest)
* Géophysique: IPG (Paris), Total (France), Observatoire Volcanologique et Sismologique de Gouadeloupe
* Instrumentation : Université de Toronto, DLR (Munich, Allemagne)
en France: LMD (Paris), le LOCEAN (Paris), SAUR (traitement des eaux, Paris).
* Études théoriques : Cambridge, Oxford, Université de Monash, MIT, Imperial College (Londres),
en France: LMD, LOCEAN ou INL (Nice).

La quasi-totalité de ces institutions sont prêtes à accueillir à nouveau des stagiaires de l'X : la liste est indicative et non limitative.

 

Modalités d'évaluation : Les étudiants sont évalués sur le document manuscrit rendu à l'issue du stage ainsi que sur leur présentation orale de leur stage.

Langue du cours : Français

Catégorie: Ingénieur 3A / Master 1

MEC655D - Etats de mer, propagation de vagues et énergies marines (2023-2024)

Description
The course is divided in three main parts: (1) Characterizing waves and describing the important
physical processes governing oceanic and nearshore wave propagation, (2) Numerical modeling of
wave propagation, and (3) Wave-structure interactions. The course is organized in 9 sessions comprised of lectures and project development.

Catégorie: Master 2

MEC655F - Radiative transfers in the atmosphere (2023-2024)

This course introduces the mechanisms controlling atmospheric composition in the lower atmosphere in both remote and polluted environments. A particular focus is placed on the understanding of the oxidation capacity of the troposphere and the composition and properties of atmospheric aerosols. The main processes involved in the development of air pollution episodes at urban and regional scales, as well as the tools used in the scientific community and air quality management services for the monitoring and forecasting of air quality, are then described. The specific structure of the boundary layer and the associated chemical and dynamical processes are detailed, including emissions, deposition, and chemical evolution.
All aspects are introduced theoretically before providing a specific description of the practical application in modelling platforms. These models are presented in the context of the current air quality policies in Europe and key locks are presented to understand realistic reduction choices being discussed for air quality improvement and climate change mitigation strategies. Various current applications are described as extreme case analysis, scenario studies until operational forecast, pollution health impacts evaluation, chemistry-climate analyses.


Implementation
Each course will be divided into a lecture and an associated tutorial with applied examples. In addition, students will work in groups on different practical projects with 2 sessions as numerical practical class. Example of project subjects:
• Chemical regimes: understanding the strategies to implement for the regulation of photo-oxidant pollution episodes (ozone) in the Paris area (modelling project);
• Atmospheric observation of air quality: what complementarities between observing systems? (data analysis project);

Course outline

1) Tropospheric composition (Lectures 1 – 2)
• General chemical composition of the troposphere gaseous and particles species to study relative amounts, life time, trends;
• Gaseous atmospheric chemistry
o The radical cycle
o Photochemical equilibrium
o NOx and VOCs chemistry
• Chemical regimes

2) Introduction to aerosols (Lecture 3)
• Characteristics of a population of aerosol: chemical composition and size distribution;
• Formation of atmospheric aerosols.

3) Modelling emissions, deposition, chemistry and transport (Lecture 4-5)
• General concepts and modelling choices: from box models to 3D Earth system models;
• Example of modelling platforms
• For the main natural and anthropogenic emissions sources: Description of the process, species emitted and inventory construction;
• Wet and Dry deposition.


4) Polluted boundary layer and air quality management (Lecture 6)
• Meteorological characteristics of the boundary layer
• Dispersion of pollutants
• Development of pollution episodes
• Impacts of air pollution
o Impact on environment: feedbacks between vegetation and surface atmospheric concentrations;
o Impact on health in urbanized environments


5) Interactions between air quality and climate (Lecture 7)
• Radiative forcing of trace species;
• Atmospheric pollution in a changing climate:
• Impact on meteorological conditions
• Impact on emissions
• Impact on chemistry
Implementing strategies for future mitigation assessments

Catégorie: Master 2
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