Analyse des mécanismes turbulents au sein d'un écoulement anisotherme entre parois ondulées PDF Download
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Author: Minh Hoang Hong
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 215
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Book Description
La connaissance des mécanismes turbulents au sein des canaux ondulés est à ce jour encore limitée malgré les travaux réalisés dans la dernière décennie, d'une part, à cause de la complexité des facteurs géométriques et des faibles dimensions qui rendent des expérimentations difficiles, et d'autre part, le comportement de l'écoulement turbulent est assez mal connu dans des géométries confinées. Ce travail de thèse s'intéresse au rôle joué par la turbulence au sein du canal ondulé et à son influence sur le transfert de la chaleur. Pour cela, l'écoulement dynamique est caractérisé finement à travers les champs moyens et les moments d’ordre deux grâce aux mesures par PIV (rapide et standard) et aux simulations des grandes échelles (LES). La quantification du transfert de chaleur est obtenue par thermométrie par thermocouples fins pariétaux tandis que les champs de température sont décrits par LES. L'ondulation induit le comportement moyen de l'écoulement. En effet, les composantes longitudinale et transversale sont périodiques, tandis que la composante verticale est liée au confinement. En régime établi, l'écoulement présente des zones spécifiques : une couche de cisaillement est générée en aval du sommet, et s'accompagne de fortes fluctuations longitudinale et transversale corrélées; le développement de cette couche s'opère dans la partie concave de l’ondulation (appelée le creux) ; puis elle vient impacter en aval du creux où se manifeste une augmentation significative des fluctuations verticales. L'analyse du bilan d'énergie cinétique turbulente a mis en évidence un comportement complexe : la production est liée à la couche de cisaillement, la dissipation s'effectue dans le creux, mais une partie d'énergie est convectée ou diffusée vers la paroi et vers l'écoulement central. Bien que les fluctuations thermiques les plus importantes soient localisées dans la couche de cisaillement, le transfert de chaleur maximum se manifeste dans la zone d’impact. Pour compléter l'étude, des travaux expérimentaux et numériques ont été menés pour différents écartements entre parois, et différentes amplitudes d'ondulation. Ces résultats ont permis de mieux appréhender le rôle de ces paramètres et de quantifier leur influence sur le comportement dynamique et sur le transfert thermique : l'augmentation de l'intensité de turbulence et du transfert de chaleur est obtenue avec un écartement plus grand ou une amplitude plus forte. Ces résultats sont essentiels pour optimiser les performances des intercalaires ondulés dans les échangeurs de chaleurs compacts.
Author: Minh Hoang Hong
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 215
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Book Description
La connaissance des mécanismes turbulents au sein des canaux ondulés est à ce jour encore limitée malgré les travaux réalisés dans la dernière décennie, d'une part, à cause de la complexité des facteurs géométriques et des faibles dimensions qui rendent des expérimentations difficiles, et d'autre part, le comportement de l'écoulement turbulent est assez mal connu dans des géométries confinées. Ce travail de thèse s'intéresse au rôle joué par la turbulence au sein du canal ondulé et à son influence sur le transfert de la chaleur. Pour cela, l'écoulement dynamique est caractérisé finement à travers les champs moyens et les moments d’ordre deux grâce aux mesures par PIV (rapide et standard) et aux simulations des grandes échelles (LES). La quantification du transfert de chaleur est obtenue par thermométrie par thermocouples fins pariétaux tandis que les champs de température sont décrits par LES. L'ondulation induit le comportement moyen de l'écoulement. En effet, les composantes longitudinale et transversale sont périodiques, tandis que la composante verticale est liée au confinement. En régime établi, l'écoulement présente des zones spécifiques : une couche de cisaillement est générée en aval du sommet, et s'accompagne de fortes fluctuations longitudinale et transversale corrélées; le développement de cette couche s'opère dans la partie concave de l’ondulation (appelée le creux) ; puis elle vient impacter en aval du creux où se manifeste une augmentation significative des fluctuations verticales. L'analyse du bilan d'énergie cinétique turbulente a mis en évidence un comportement complexe : la production est liée à la couche de cisaillement, la dissipation s'effectue dans le creux, mais une partie d'énergie est convectée ou diffusée vers la paroi et vers l'écoulement central. Bien que les fluctuations thermiques les plus importantes soient localisées dans la couche de cisaillement, le transfert de chaleur maximum se manifeste dans la zone d’impact. Pour compléter l'étude, des travaux expérimentaux et numériques ont été menés pour différents écartements entre parois, et différentes amplitudes d'ondulation. Ces résultats ont permis de mieux appréhender le rôle de ces paramètres et de quantifier leur influence sur le comportement dynamique et sur le transfert thermique : l'augmentation de l'intensité de turbulence et du transfert de chaleur est obtenue avec un écartement plus grand ou une amplitude plus forte. Ces résultats sont essentiels pour optimiser les performances des intercalaires ondulés dans les échangeurs de chaleurs compacts.
Author: Julien Robert
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Category :
Languages : fr
Pages : 199
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Book Description
Ce travail expérimental concerne l'étude des écoulements d'air au sein de canaux ondulés représentant les surfaces ailettées d'échangeurs de chaleurs compacts aéronautiques. L'objectif de cette étude est de comprendre et d'analyser les mécanismes dynamiques et thermiques qui se développent au sein de ces géométries complexes. Une attention toute particulière a été portée sur la caractérisation des phénomènes de transferts aux parois. Les résultats montrent l'influence de paramètres géométriques adimensionnels sur l'organisation de l'écoulement interne : facteur d'écartement, facteur d'ondulation et déphasage. L'écoulement est le siège du développement de couches limites caractérisées par des points de décollement et de recollement successifs. Ces phénomènes sont à l'origine de forts gradients des frottements pariétaux en bonne corrélation avec les variations tout aussi importantes des échanges de chaleur locaux. Des lois empiriques sont proposées pour des forts nombres de Reynolds. L'analyse fine des résultats permet de proposer une géométrie optimale. Ces travaux montrent aussi que l'écoulement moyen et fluctuant est établi au-delà de la 4ème période d'ondulation. Le développement des structures turbulentes et le niveau de turbulence sont indépendants du taux de turbulence initial, mais dépendent étroitement des dimensions géométriques du canal ondulé et du régime d'écoulement interne.
Author: Céline Gabillet
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 293
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Book Description
La prédiction des écoulements turbulents à bulles nécessite de connaître et de modéliser les conditions aux limites à la paroi, en particulier lorsque les bulles sont générées à la paroi. Dans cette optique, nous étudions par voie expérimentale l'injection de petites bulles d'air à la paroi inférieure d'un canal horizontal dans un écoulement d'eau turbulent isotherme, bidimensionnel et établi. La distribution des phases, les vitesses et diamètres de bulles sont caractérisés à l'aide d'une sonde à fibres optiques. Les composantes de la vitesse du liquide ainsi que le frottement turbulent sont mesures par anémométrie a film chaud. Le développement longitudinal de la couche de bulles, ainsi que les mécanismes de mise en vitesse des inclusions sont étudiés. Nous montrons la similitude des profils de taux de vide et le rôle joué par les interactions entre les bulles et avec la turbulence du liquide, sur les transferts de quantité de mouvement entre les phases. L'excès des fluctuations de vitesse de la phase liquide près de la paroi est analysé et attribué en grande partie au glissement des bulles. Nous montrons qu'aucune influence de la rugosité des bulles à la paroi n'est à prendre en compte. La loi logarithmique des vitesses est valable, mais l'universalité de la pente est remise en cause. Le frottement turbulent est calculé et comparé aux mesures. Parmi les mécanismes prépondérants qui contribuent à l'augmentation du frottement de paroi, nous mettons en évidence en plus du rôle de l'allégement du fluide par l'injection des bulles, l'influence du développement de l'écoulement moyen. Un complément d'analyse est réalisé sur des mesures de la littérature en écoulement bouillant ascendant de freon 113. La turbulence de la phase liquide se trouve fortement modifiée à la fois par la nucléation de bulles de vapeur à la paroi et par les forces de gravite qui provoquent un glissement important des bulles.
