Les milieux continus multiphysiques hors d'équilibre et leur modélisation

Thermo-mécanique et modélisation par systèmes

La prédiction du comportement d'« objets » et de « milieux » complexes et faisant intervenir plusieurs phénomènes physiques, est maintenant de plus en plus répandue.

Il est possible de présenter une méthodologie générale pour cela, qui a été développée progressivement, d'abord pour des applications particulières dans des domaines divers mais se retrouve finalement pour toutes les applications de ce que l'on pourrait appeler la « physique macroscopique ».

Elle reste à l'échelle macroscopique, tout en utilisant les conséquences de comportements microscopiques : pour une meilleure compréhension, on brossera des descriptions de phénomènes à petite échelle, mais elles ne seront que qualitatives.

Cette présentation a été développée dans deux livres « compagnons ». Le premier, intitulé « Thermomécanique et modélisation par systèmes », considère les objets comme découpés en un petit nombre de systèmes.

Dans le second, que vous avez entre les mains, on généralise l'approche en les considérant comme composés de milieux continus. Dans une première partie on considère les milieux continus les plus simples, classiquement traités dans les cours de mécanique des fluides, mécanique des solides et transfert de chaleur et de masse, et ce livre en constitue une présentation unifiée. La seconde partie montre comment cette présentation unifiée peut aborder naturellement les situations plus compliquées où se produisent des phénomènes réactifs, ou avec interactions électromagnétiques, ou des phénomènes radiatifs. La dernière partie traite de milieux encore plus complexes à cause de leur « structure à petite échelle », qu'il s'agisse d'une échelle d'espace ou de temps, qui peut être alors très hétérogène et même aléatoire.

L'exemple le plus simple de tels milieux est celui d'un fluide en écoulement turbulent ; les milieux à plusieurs phases, avec des composants fluides et solides, en sont les exemples les plus difficiles.