Conduction de la chaleur en régime permanent : géométries plane, cylindrique et sphérique; ailettes. Conduction en régime transitoire : modèle mathématique, concepts de la résistance thermique et de la capacité calorifique. Convection forcée et naturelle; couches limites dynamique et thermique; écoulements interne et externe; corrélations. Rayonnement : corps noir, gris et réel; émissivité et absorptivité; coefficients de géométrie; pouvoir émissif et radiosité; rayonnement dans une enceinte fermée. Échangeurs de chaleur : description, potentiel d'échange thermique et efficacité. Programmation et utilisation d'outils numériques et mise en pratique de la méthode de résolution des problèmes.
Introduction au domaine thermo-fluide. Première loi de thermodynamique. Gaz parfait. Travail. Énergies potentielle et cinétique. Concept de résistance thermique. Isolants thermiques. Principes de base de la mécanique des fluides. Statique des fluides. Poussée d'Archimède. Conservation de la masse et de l'énergie pour les systèmes ouverts. Équation de Bernoulli. Propriétés thermodynamiques des substances pures. Pompes, ventilateurs, compresseurs, échangeurs de chaleur. Cycle et rendement de Carnot. Écoulements internes laminaire et turbulent. Diagramme de Moody. Convections naturelle et forcée. Coefficients de convection et corrélations. Échange radiatif entre corps noir et gris. Rayonnement solaire. Psychrométrie. Systèmes de chauffage. Systèmes de climatisation et de ventilation. Filtration. Tarification énergétique.
Approximation par éléments finis, maillage, système élémentaire, assemblage, structure des systèmes d'équations. Formulation générale : méthode de Ritz, méthode de Galerkin. Discrétisation par éléments finis : fonctions d'interpolation, base polynomiale, éléments de référence, intégration numérique, évaluation des erreurs. Résolution de problèmes de conduction de chaleur dans un mur, transfert de chaleur dans une ailette, transfert de chaleur dans un fluide et un solide. Stabilisation des équations de convection-conduction. Modélisation multi-physique.