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Dissertations / Theses on the topic 'Chaleur – COnvection'
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1
Cadiou, Pierre Yves. "Contribution à l'étude numérique des transferts de chaleur par convection naturelle ou par convection mixte dans une cavité annulaire horizontale." Marne-la-Vallée, 1997. http://www.theses.fr/1997MARN0016.
Full textAbstract:
Les ecoulements crees par un ecart de temperature entre les cylindres et (ou) par la rotation du cylindre interne d'une cavite annulaire horizontale remplie d'air (pr 0,7) ont ete etudies numeriquement. Les equations de conservation ont ete resolues par la methode des volumes finis. En convection naturelle, on a d'abord suppose une structure 2d loin des couronnes fermant l'espace annulaire. Sous cette hypothese, verifiee experimentalement pour des cavites de faible rapport des rayons (r < 1,23), l'ecoulement a ete calcule pour 1,04 r 1,20 lorsque ra 3000. On a montre que l'ecoulement de base, caracterise par deux cellules en forme de croissant, devient thermiquement instable au dela d'un nombre de rayleigh critique, des rouleaux convectifs se formant au sommet de la couche annulaire. Deux branches supercritiques sont stables et chacune d'elles se caracterise par le sens de la vitesse dans le plan de symetrie superieure. Le mecanisme de formation des rouleaux convectifs est explique. On a obtenu une correlation donnant le nombre de rayleigh critique en fonction du rapport des rayons. En convection naturelle, les ecoulements dans des espaces fermes de courte longueur ont ete etudies en modelisation 3d pour r = 1,20 et ra 5000. Pour a = 4, on a situe le seuil d'amplification d'une structure en helice (premier seuil d'instabilite) et le seuil d'apparition de structures oscillantes (second seuil d'instabilite). En convection mixte, on a considere une cavite d'allongement a = 12 et de rapport des rayons r = 5/3 lorsque gr 6000, pour re = 20 ou 90. Des structures stationnaires sont observees dans le domaine d'amplification des instabilites thermiques et dans le domaine d'amplification des instabilites dynamiques. Dans le domaine d'amplification des instabilites dynamiques et thermiques, les ecoulements deviennent oscillants. Le transfert de chaleur entre cylindres est etudie pour ces differents regimes d'ecoulements
2
LORENZO, THIERRY de. "Transfert de chaleur par convection naturelle en regime variable." Reims, 2000. http://www.theses.fr/2000REIMS016.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'etude stationnaire et transitoire d'un ecoulement laminaire de convection naturelle le long d'une surface plane verticale chauffee a temperature ou a flux impose. Nous avons etudie, par methode differentielle, le comportement d'un fluide apres un echelon positif (echauffement) et/ou negatif de flux (relaxation). Apres un echauffement nous avons observe que les champs de temperature et de vitesse subissent un depassement de la valeur stationnaire, pendant un court instant. Dans le cas d'une relaxation les epaisseurs de couches limites dynamique et thermique ne diminuent pas a mesure que le temps croit mais restent constantes avant de s'evanouir. Nous avons aussi montre que le transfert de chaleur est optimum lorsque le fluide, initialement au repos, est soumis a des creneaux consecutifs de flux du type sur-echauffement suivi d'un sous-echauffement. Les frequences de chauffage et de relaxation doivent alors etre choisies de facon a ce que l'ecoulement reste toujours conductif. Nous avons ensuite resolu les differents systemes d'equations grace a la methode integrale de karman-pohlhausen, les profils de vitesse et de temperature etant approche par des polynomes d'ordre 4. Nous avons montre que le rapport des epaisseurs des couches limites thermique et dynamique ne depend que du fluide considere aussi bien en regime stationnaire, que transitoire. Nous avons aussi montre que les evolutions temporelles du debit de fluide deplace et du coefficient d'echange se scindent en deux classes correspondant aux gaz et aux liquides. Enfin nous avons visualise par tomographie laser un ecoulement d'eau le long d'une paroi verticale, et grace a un appareil photographique numerique nous avons donne differentes vues de l'epaisseur de la couche limite dynamique depuis l'instant ou elle se cree jusqu'a ce qu'elle atteigne son regime etabli.
3
El, Armouzi Mohamed. "Etude numérique de l'évaporation en convection mixte d'un film liquide binaire ruisselant sur l'une des parois de deux cylindres coaxiaux." Perpignan, 1999. http://www.theses.fr/2000PERP0377.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude numérique de l'évaporation en convection mixte d'un film liquide binaire ruisselant sur la paroi externe du cylindre interne d'un système formé de deux cylindres coaxiauxThis work relates to the numerical study of evaporation in mixed convection of a binary liquid film streaming on the internal cylinder of the coaxial cylinders system
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Couturier, Stéphane. "Contribution à l'étude des transferts conjugués en présence de changement de phase par une méthode de collocation utilisant l'approximation diffuse." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2272.
Full textAbstract:
Ce travail entre dans le cadre general du developpement et de la mise en uvre d'une methode de collocation utilisant l'approximation diffuse pour la resolution des problemes de transferts thermiques conjugues en presence d'ecoulement et de changement de phase. Dans une premiere etape, la methode a ete couplee aux methodes de la capacite calorifique equivalente, de la source interne fictive et enthalpique pour traiter des problemes de conduction avec changement de phase. Nous avons ensuite couple l'approximation diffuse a un algorithme de projection pour resoudre par collocation les equations de navier-stokes dans la formulation en variables primitives. Une validation du code a ete effectuee sur des problemes academiques bidimensionnels et tridimensionnels de convection forcee et naturelle. La derniere partie du manuscrit aborde l'application de la methode a l'etude de problemes de changement de phase en presence de convection dans la phase liquide. Des exemples de la fusion de metaux et de paraffines ont ete traites a l'aide d'une technique de maillage adaptatif dans une large gamme de nombres de rayleigh et de prandtl.
5
El, Abbadi Abdelilah. "Développement de méthodes de mesure des transferts convectifs par thermographie infrarouge : application aux ailettes d'échangeurs à hautes performances." Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/1e108508-defe-4dbb-bc55-cf5ec4fdea4f.
Full textAbstract:
L'étude présentée dans ce mémoire rentre dans le cadre de la mesure et de l'amélioration du transfert convectif dans les échangeurs de chaleur à tubes et ailettes. Pour la mesure du coefficient de transfert thermique convectif deux techniques sont développées : Une méthode transitoire qui permet de calculer le coefficient de convection local à la surface d'ailettes faiblement conductrice de chaleur à température constante. Et une méthode inverse avec spécification de fonction et régularisation du deuxième ordre qui permet de calculer ce coefficient sur des ailettes en tenant compte de la conduction latérale dans ces dernières. Les deux méthodes nécessitent l'utilisation des champs de température que nous mesurons à l'aide d'un système de thermographie infrarouge. Ces techniques ont été ensuite appliquées à la caractérisation des ailettes d'échangeur. Elles ont permis également d'étudier une ailette à hautes performances thermiques. L'accroissement du transfert thermique sur la surface de cette dernière est obtenu par l'adjonction de perturbateursThe study presented in this memory concern the measurement and the improvement of the convective heat transfer in finned tubes heat exchangers. For the measurement of convective heat transfer coefficient, two techniques are developed: A transient method that calculate local heat transfer coefficient on the surface of slightly heat conducting fins at constant temperature. And an inverse method with a second-order regularization to calculate this coefficient on fins by taking account of side conduction in these last one. The two methods require the use of temperature fields that we measure using an infrared thermography system. These techniques were then applied to the characterization of the fins of heat exchanger. They also allowed the study of high efficiency thermal fins. The increase of heat transfer on the surface of the latter ones is obtained by the addition of vortex generators
6
Ramos, Arroyo Narciso Angel. "Etude de la vaporisation de gouttes en interaction : influence de la convection et de la température." Orléans, 1994. http://www.theses.fr/1994ORLE2055.
Full textAbstract:
La vaporisation est une étape importante, précédant le processus de combustion des combustibles liquides utilisés dans divers systèmes thermiques, tels que les moteurs à combustion interne, les foyers de turbomachines, les turbines à gaz, les fours industriels, les moteurs fusées alimentés avec les combustibles liquides. Généralement, l'alimentation de la chambre de combustion en combustibles liquides se fait sous forme de brouillard à l'aide d'un injecteur. Le brouillard formé est constitué de petites gouttes dont la taille et la distribution dépendent du type d'injecteur utilisé et des conditions d'opération.
7
Mathioulakis, Emmanouil. "Contribution à l'étude des transferts de masse et de chaleur en convection naturelle sur une paroi verticale." Paris 12, 1989. http://www.theses.fr/1989PA120015.
Full text
8
Alhabobi, Munir. "Étude des échanges thermiques et de la structure turbulente de l'écoulement en convection naturelle à nombre de Rayleigh elevé dans une cavité cubique chauffée par le bas." Paris 12, 1991. http://www.theses.fr/1991PA120018.
Full textAbstract:
Ce memoire presente l'etude experimentale des mecanismes d'echange thermique dans une cavite chauffee partiellement ou totalement par une surface horizontale avec un flux constant a l'etude de la structure turbulente de l'ecoulement au voisinage de cette surface active. Les flux globaux convectes concernant toutes les configurations retenues ont ete regroupes sous une correlation unique pour le chauffage partiel et total du plancher, en donnant l'evolution du nombre de nusselt en fonction du rapport de largeur de la plaque chauffante sur la largeur de la cavite et en fonction du nombre de rayleigh. La mesure des valeurs moyennes de temperature et de leurs fluctuations permet de determiner le champ thermique. Les instabilites thermiques de l'ecoulement ont ete analysees en faisant appel aux analyses statistiques, spectrales, spatiales et spatio-temporelles. Nous avons mis en evidence une localisation de ces fortes perturbations au voisinage du plancher et dans une couche d'epaisseur de 2 cm. L'absence de stratification a ete confirmee
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Delarochelambert, Thierry. "Etude expérimentale et théorique des transferts thermiques couples en convection naturelle à travers une double paroi verticale à haute densité de flux de chaleur." Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0506.
Full textAbstract:
Les transferts de chaleur par convection naturelle, rayonnement et conduction à travers les parois métalliques simples et doubles fortement chauffées se rencontrent fréquemment dans les dispositifs de chauffage ou de récupération de chaleur domestiques et industriels, mais n'ont jamais fait l'objet de recherches spécifiques. Une étude théorique approfondie de ces couplages est présentée à partir d'une recherche bibliographique très large, en particulier sur la transition turbulente. Un dispositif expérimental permet d'appliquer un flux de chaleur uniforme élevé régulé sur une face d'une double paroi en acier noir épais de largeur réglable. Les équations elliptiques de transfert radiatif et de transport conducto-convectives turbulentes sont résolues au moyen du code fluent. Le fonctionnement de la double paroi est mis en évidence, et une nouvelle corrélation globale du flux de chaleur interne d'une double paroi rayonnante est établie, ainsi qu'un critère d'optimisation. Une méthode thermoanémométrique corrélative et spectrale est développée au moyen d'une sonde unique en quartz à double microthermocouple. Les champs moyens et fluctuants de température et de vitesse, les densités de flux convectifs et radiatifs, ainsi que la structure turbulente des couches limites thermiques sont ainsi déterminés expérimentalement, particulièrement en régime de transition. La méthode thermoanémométrique et le bilan thermique complet sont valides sur une plaque plane verticale conductrice et rayonnante. Il apparaît que le nombre de Grashof critique diminue fortement lorsque la densité du flux augmente, même si le rayonnement domine.
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Ménard, Valérie. "Convection naturelle dans une cavité contenant une source de chaleur." Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0035.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est le développement; d’un modèle simplifié caractérisant le transfert thermique aux parois d’une chambre de relais enterrée et soumise aux variations du flux solaire. Dans un premier temps, la chambre de relais est simplifiée au cas d’une cavité contenant une source de chaleur. Cette configuration est alors caractérisée par une étude expérimentale puis numérique. L'étude expérimentale est basée sur l'utilisation de deux fluides de travail, l'air et l’eau, permettant d’étudier deux nombres de Rayleigh pour une même maquette. Dans une deuxième partie, une étude numérique paramétrique permet de caractériser l'évolution de la structure de l'écoulement et du transfert thermique en fonction des principaux paramètres caractéristiques. De cette partie, on déduit un ensemble de corrélations qui seront introduites dans le modèle simplifié. La dernière partie, porte sur le développement du modèle simplifié.
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Ghorayeb, Kassem. "Étude des écoulements de convection thermosolutale en cavité rectangulaire." Toulouse 3, 1997. http://www.theses.fr/1997TOU30111.
Full textAbstract:
Nous nous interessons, dans cette etude, a la naissance des mouvements convectifs dans une cavite rectangulaire dont deux parois paralleles sont maintenues a des temperatures et des concentrations constantes. Nous considerons la situation des forces de volume d'origine thermique et solutale opposees mais de meme intensite. Dans ce cas, la solution de diffusion pure est une solution mathematique du probleme quelque soit la valeur du nombre de rayleigh thermique. Nous proposons une etude de l'influence du rapport de forme a, de l'angle d'inclinaison et du nombre de lewis le sur les instabilites convectives susceptibles de se developper dans cette configuration. Une analyse de la stabilite lineaire de la solution de diffusion pure est effectuee. Pour - /2,/2, cette solution possede la symetrie centrale et la premiere bifurcation (pour ra#t = ra#c) est soit de type fourche soit de type transcritique. Cette etude montre d'autre part que ra#c ne depend pas des nombres de prandtl et de schmidt separement mais de leur rapport, le nombre de lewis le. Le produit ra#c(le - 1) est une constante dont la valeur est fonction de a et de. Pour a fixe, ra#c(le - 1) est minimale pour = /2 correspondant a une cavite chauffee par le haut. Dans ce dernier cas, la solution de diffusion pure possede les symetries z#2 x z#2 et les deux premieres bifurcations primaires sont de type fourche. En diminuant , ra#c(le - 1) augmente continument et tend vers l'infini pour = -/2 correspondant au cas d'un chauffage par le bas. L'etude non lineaire effectuee en resolvant directement les equations de navier stokes instationnaires met en evidence l'existence d'une grande variete de solutions convectives sous critiques stables. Une methode de continuation est ensuite utilisee afin de mieux comprendre le mecanisme de la naissance des solutions convectives, leur evolution, et leur stabilite. Enfin, nous avons determine le seuil ra#c#1 de la transition regime stationnaire - regime oscillatoire apparaissant dans une cavite carree pour les grandes valeurs de ra#t. Une etude, en fonction de le, des structures convectives oscillatoires mono-periodiques observees pour ra#t > ra#c#1 est egalement developpee.
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Vela, Saavedra Emir Augusto. "Non-contact Micromanipulation using Laser-Induced Convection Flows." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066675.
Full textAbstract:
Le travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet GOLEM et de la manipulation parallèle robotisée d’objets de taille submillimétrique. L’un des enjeux majeurs de cette échelle est de développer des nouvelles méthodes de manipulation parallèle pour réussir à assembler des objets de quelques centaines de micromètres avec un haut cadencement. A cette échelle, la robotique série est limitée par la fréquence et les phénomènes physiques mis en jeu. Il faut donc trouver de nouvelles solutions dédiées à ces échelles. Pour résoudre ce verrou scientifique, ce travail de thèse propose une approche originale autour d’un moyen opto-fluidique, en utilisant particulièrement un effet de fluide convectif appelé l’effet Marangoni. Cet effet est analysé, une plate-forme expérimentale est entièrement construite pour montrer son intérêt pour manipuler à haute vitesse des objets de différentes formes et de tailles et enfin l’automatisation du processus de manipulation est démontrée pour prouver que cette technique est entièrement parallélisable. Le premier chapitre s’attache à définir les différentes méthodes de manipulation sans contact, la manipulation par champ électrique, les pinces optiques, le mouillage électrique, la lévitation acoustique et finalement la manipulation à partir de mouvements thermiques d’un fluide Toutes ces méthodes sont comparées pour montrer que la méthode par convection thermique apparaît comme une solution prometteuse pour la manipulation sans contact parallèle d’objets de taille mésoscopique. Le second chapitre aborde la modélisation de ces effets et la mise en évidence de leurs propriétés multi-physiques au travers de simulations par éléments finis. En particulier, un rappel détaillé est proposé des différents modèles de mécanique des fluides et leur application à l’échelle microscopique c’est à dire à bas Reynolds est détaillée. Ensuite, la convection naturelle sur un problème simplifié et borné est analysée. De nombreuses simulations sont proposées et des comparaisons expérimentales sont données. Finalement, le problème de la convection fluidique est abordé pour montrer son intérêt dans le cadre de notre étude. Ainsi, les différents paramètres (hauteur et volume du liquide, propriétés du liquide, puissance convective, taille des objets) sont étudiés pour la conception optimale d’une plate-forme de micromanipulation sans contact. Le troisième chapitre s’intéresse à la conception de cette plate-forme robotisée. Il décrit les différents éléments composant cette dernière, le microscope optique, le laser et ses particularités, le scanner pour le déplacement du laser et les différents éléments de contrôle du système. De nombreux tests manuels sont alors proposés pour montrer le bien fondé de notre approche. En particulier, l’utilisation d’une caméra haute définition, sa calibration pour déterminer la relation image/déplacement cartésien et d’une analyse des données permet d’estimer les paramètres optimaux pour des vitesses de déplacement micro-objets de différentes tailles. De même, les efforts engendrés sont analysés à partir du principe fondamental et de la mesure de l’accélération instantanée des objets mis en mouvement. Des résultats prometteurs sont ainsi déterminés. Le quatrième chapitre s’intéresse à la robotisation et plus particulièrement à l’automatisation du processus de manipulation. A partir de différentes positions désirées, il s’agit de monter qu’un système totalement automatisé peut déplacement différents micro-objets, en parallèle, d’un point à un autre. Il s’agit de aussi démonter que ce phénomène physique peut être contrôlé de façon fine par un scanner et qu’il peut être utilisé pour engendrer des déplacements sur plusieurs. La problématique du temps réel et de la fréquence d’échantillonnage du système est ainsi abordée. Des outils sont développés et permettent de détecter des objets avec une rapidité et une résolution suffisante. Ce modèle est ensuite utilisé pour monter que le système est capable de suivre des objets de différentes tailles. Enfin, un exemple de parallélisme unique à cette échelle montre l’originalité et l’apport de ce travail. De nombreuses perspectives sont ouvertes par exemple en étudiant plus précisément la physique de la convection fluide, en s’intéressant à un scanner à fréquence propre beaucoup plus élevée pour intégrer des déplacements sur des populations plus élevées d’objets et finalement en s’intéressant à la vison ultra rapide biomimétique. Cette thèse ouvre une porte nouvelle sur la manipulation indirecte parallèle à haute vitesse d’objets mésoscopiques de différentes formes géométriques. .
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Foucher, Laurent. "Convection naturelle laminaire dans une cavité contenant une ou plusieurs plaques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1999. http://www.theses.fr/1999ECAP0609.
Full textAbstract:
Cette thèse est une contribution à l'étude des tranferts par convection naturelle laminaire stationnaire dans une cavité contenant un ou plusieurs obstacles. A cet effet un code de calcul est développé permettant de résoudre les équations descriptives des mouvements (équations de conservation de la masse, de l'énergie, de la quantité de mouvement). Des simulations numériques sont effectuées sur quelques configurations bidimentionnelles. Une étude paramétrique systématique sur tous les paramètres définissant de telles géométries n'étant pas envisageable. Nous avons donc restreint notre travail à l'étude le l'influence de certains d'entre eux sur l'écoulement et le transfert thermique dans le cas de cavité remplie d'air (Pr = 0. 71). Ainsi nous avons retenu le nombre de Rayleigh mais aussi la localisation de la plaque dans le cas d'une plaque à l'interieur d'une cavité carrée et l'espace libre au dessus des palques dans le cas d'une cavité de faible allongement contenant plusieurs plaques. Pour la plupart des ces configurations nous avons envisagé plusieurs combinaisons de conditions aux limites thermiques sur les plaques et les parois de la cavité. Pour ces différentes combinaisons de conditions aux limites thermiques (temprérature imposée au flux imposée), nous proposons dans le cas d'une plaque mince et verticale placée au centre d'une cavité carrée, des corrélations du nombre de Nusselt moyen calculé sur une face verticale de la plaque en fonction du nombre de Rayleigh évalué avec la hauteur de la plaque. Nous présentons les premiers résultats de simulation du couplage convection naturelle-rayonnement dans le cas d'une cavité isotherme emplie de CO2 et contenant une plaque isotherme, la tempréture de référence étant fixée à 600 K. Nous mettons en évidence l'effet non négligeable du rayonnement du gaz sur le champ de température dans le cas de ses simulations.
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Al, Nadawe Abdul Salam. "Étude théorique de la convection naturelle thermique, laminaire et permanente, dans une cavité fermée, constituée par les parois de trois cylindres horizontaux." Nice, 1990. http://www.theses.fr/1990NICE4418.
Full textAbstract:
L’auteur étudie théoriquement la convection naturelle thermique laminaire, permanente, qui se développe dans l'air enfermé dans l'espace libre délimité par la paroi intérieure d'un cylindre horizontal et les parois de deux autres cylindres, de rayons égaux à la moitié de celui du premier et contenus dans celui-ci. La paroi du cylindre extérieur est maintenue à une température constante et celle des deux cylindres intérieurs sont traversées par des flux de chaleur de densités constantes et égales. L’auteur introduit la fonction de courant et la verticité et effectue une transformation conforme originale dans le plan complexe pour écrire simplement les conditions aux limites. Il propose un programme de calcul numérique itératif reposant sur la méthode dite up wind scheme basée sur un modèle du type tank & tube qui permet d'obtenir les fonctions de courant et les températures. L’influence des principaux paramètres du système sur ces grandeurs est étudiée et de nombreuses courbes sont présentées
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Kotouč, Miroslav. "Transition à la turbulence du sillage d’une sphère fixe ou libre en convection mixte." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. http://www.theses.fr/2008STR13213.
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Foisy, Benoît. "Étude du transfert thermique par convection naturelle autour d'une source de chaleur pulsée dans un réservoir cylindrique isolé." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2000.
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Passos, Jùlio César. "Etude expérimentale de l'ébullition d'un liquide sous-saturé en convection forcée /." Paris : Ecole nationale supérieure des techniques avancées, 1990. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb350872348.
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El, Khatib Hamed. "Etude expérimentale des écoulements thermoconvectifs le long d'une plaque verticale non uniformément chauffée dans une cavité (Rayleigh de l'ordre de 108)." Toulouse, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAT0033.
Full textAbstract:
L'objectif de notre travail est de mieux connaitre les ecoulements thermoconvectifs le long d'une plaque verticale non uniformement chauffee, dans une cavite dont les conditions aux limites sont bien controlees, et pour des nombres de rayleigh voisins de 10#8. L'etude est experimentale et consiste, en premier lieu, a scruter, avec precision les profils thermiques au voisinage de cette plaque non isotherme. Nous avons mis au point un modele semi-analytique de correction des temperatures mesurees. Nous obtenons ainsi, avec une precision de 0,15 k, les profils thermiques reels. Plusieurs types de courbes ont pu etre mis en evidence, les classiques que l'on trouve face a une paroi isotherme, mais aussi celles qui presentent des extrema, ou des paliers. Nous avons egalement, a partir des mesures effectuees pour plus de 19 cas repartis en six groupes, calcule les densites de flux parietaux, les coefficients d'echanges convectifs locaux et moyens, et propose, enfin, des formules de correlation de la forme nu = f(ra).
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Rullié, Laurent. "Etude expérimentale de l'écoulement confiné entre deux protubérances chauffées et de grandes dimensions - effet des parois externes." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2287.
Full textAbstract:
Ce memoire porte sur l'etude des mecanismes dynamique et thermique de l'ecoulement confine entre deux protuberances chauffees et de grandes dimensions. Au sein de la cavite, delimitee par l'espace intersources, se developpe un ecoulement bidimensionnel structure en plusieurs zones de comportement. La degradation longitudinale de la memoire de l'ecoulement au centre de la cavite, s'apparente a celle d'une couche limite en convection forcee. L'influence de la geometrie de la cavite est etudiee. Les echelles des structures tourbillonnaires sont determinees par des mesures de correlations spatiales des fluctuations de temperature. Les effets de parois externes, paralleles ou inclinees par rapport a la direction de l'ecoulement principal, sont analyses : la presence de ces parois, a proximite des surfaces laterales ou frontales de la cavite engendre la destruction de la structure coherente de l'ecoulement interne. L'influence du pas entre les sources est etudiee. Les interactions et les transferts de chaleur entre la cavite et l'ecoulement principal sont mis en evidence.
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Cherif, Yassine. "Contribution à l’étude expérimentale et modélisation des transferts de chaleur par convection dans une lame d’air différentiellement chauffée." Artois, 2007. http://www.theses.fr/2007ARTO0203.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le contexte expérimental et numérique de l’étude des échanges superficiels couplés à la surface d’une paroi plane. Nous nous intéressons ici plus particulièrement au cas où la surface plane est une des faces d’une lame d’air ventilée et différentiellement chauffée, l’objectif étant de mesurer et séparer les influences respectives des transferts convectifs et radiatifs. La solution expérimentale proposée pour traiter ce problème repose sur l’utilisation d’une instrumentation fluxmétrique élaborée dans notre laboratoire, il y a plusieurs années. Notre objectif est d’étendre le domaine d’application de ces capteurs. Après avoir rapidement présenté différentes méthodes expérimentales existantes avec leurs avantages et inconvénients, l’instrumentation utilisée dans notre travail est décrite en détails ainsi que le contexte expérimental qui est le support de nos études. Il s’agit ici du cas d’un écoulement d’air, pleinement développé, dans un canal horizontal de section rectangulaire. Les travaux portent sur les échanges à la surface d’une plaque plane horizontale et isotherme. Différentes situations sont étudiées afin de mettre en évidence la possibilité de séparer les composantes radiatives et convectives du flux et de montrer comment des mesures locales permettent d’obtenir une cartographie des échanges, ceci même en présence d’obstacles perturbateurs de l’écoulement. Un outil de simulation numérique (FLUENT) est utilisé pour mettre en place une double démarche d’expérimentation et de modélisation. Ces deux approches, en parallèle, permettent de conforter les résultats expérimentaux dans les cas où la modélisation est relativement « simple » à mettre en oeuvre. Il est également possible d’obtenir expérimentalement des renseignements très utiles à l’élaboration de simulations numériques dans des cas plus complexes. Dans les différentes configurations présentées, les résultats expérimentaux sont le plus souvent en excellent accord avec ceux des simulations numériques ou ceux qui sont disponibles dans la littérature. La dernière partie du mémoire est une présentation d’études menées dans le cadre d’un Benchmark inter-laboratoires sur le problème de la convection naturelle dans un canal vertical différentiellement chauffé. Les outils et hypothèses de simulations numériques ainsi que leurs résultats sont présentés et commentés. Les premières expérimentations sont décrites et semblent dans le contexte particulier de la convection naturelle fournir des données intéressantes pour de futures explorationsThis work take place in the experimental and numerical studies of the coupled superficial heat transfers on a plane wall. We are interested here, more particularly, in the case of a plane surface which is one of the faces of a ventilated and differentially heated air layer. The objective is to measure and separate the respective influences of the convective and radiative heat transfers. The experimental solution suggested to solve this problem consists in the use of fluxmetric instrumentation elaborated several years ago in our laboratory. After having quickly presented various existing experimental methods with their advantages and disadvantages, the instrumentation used in our work is described in details as well as the experimental context which is the support of our studies. It concerns here the case of a fully developed air flow in a horizontal channel with a rectangular section. The work concerns the exchanges on the surface of a horizontal and isothermal plate. Various situations are studied in order to demonstrate the possibility of measuring separately, the radiative and the convective components of heat flow and to show how local measurements make possible to obtain a thermal exchanges “cartography” even if there are disturbing obstacles in the fluid flow. A tool for numerical simulation (FLUENT) is used to set up a double step of experimentation and modelling. These two scientific approaches, in parallel, make possible to confirm the experimental results whenever modelling is relatively “simple” to implement. It is also possible to obtain experimental data very useful for the development of numerical simulations in most complicated cases. In this work, in the various presented configurations, the experimental results are generally in excellent agreement with the numerical simulations or results which are available in the bibliography. The last part of this work consists in a presentation of studies realized within a Benchmark work of an inter-laboratory framework on the problem of the free convection in a vertical channel differentially heated. The tools and the hypothesis for numerical simulations and their results are presented and commented. The first Abstract experiments are described and seem to provide interesting data for future explorations in the particular context of the free convection
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Goni, Boulama Mahaman Kiari. "Transferts simultanés de chaleur et de masse en convection mixte confinée." Thèse, Université de Sherbrooke, 2005. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1771.
Full textAbstract:
The effects of thermal and solutal buoyancy forces on a laminar, steady state flow of a binary gas mixture between two large and inclined parallel plates are investigated. Great attention is paid for the proper formulation of the governing conservation equations. Thus, usually omitted terms such as the axial diffusion of momentum, energy and chemical species are incorporated in the model.The resolution has been performed via a numerical code based on the finite volume method. This code is first thoroughly validated by a series of tests and comparisons with available results. Different combinations of the boundary conditions have been considered and the corresponding solutions are presented and discussed. It has therefore been shown that species diffusion and channel inclination significantly influence the velocity, temperature and species concentration profiles as well as the pressure drop and the heat transfer processes. Under certain conditions, flow reversal has been observed. On the other hand, an exact analytical solution has been derived for the fully developed flow region and for the combinations of boundary conditions of the numerical study. In the case of first kind thermal and solutal wall conditions, the solution is expressed as a function of the unique parameter (Gr[subscript T]* + Gr[subscript M]*)/Re which combines the two buoyancy effects as well as the channel inclination. However, when the walls are subjected to uniform heat fluxes and uniform species concentrations, the solution is a function of three independent parameters (Gr[subscript T]*/Re, Gr[subscript M] */Re and q[subscript 1] / q[subscript 2]). In all cases, the precise flow reversal criteria, the flow field profiles and the asymptotic values of the friction factors, the Nusselt and Sherwood numbers have been obtained, thereby providing a straightforward validation for the above numerical observations. This analytical solution has also been utilized in order to identify the sources and to calculate the amount of irreversible losses encountered in such flows. This thesis also presents an approximate analytical solution for the one-dimensional evolutions of the dependent variables in a direct-contact heat and mass exchanger with evaporation or condensation.The proposed solution is based on truncated power series expansions and is less restrictive than all currently available such studies.
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Hoareau, Bertrand. "Ébullition en convection forcée entre plaques ondulées horizontales." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL105N.
Full textAbstract:
Cette étude s'inscrit dans la suite des investigations menées au LEMTA (CNRS UMR 7563) afin d'appréhender les phénomènes se produisant lors d'écoulements de fluides newtoniens entre plaques ondulées en configuration horizontale. Une étude bibliographique concernant les écoulements monophasique et diphasique a permis d'effectuer une synthèse des résultats essentiels sur les plaques ondulées. D'autre part, cette étude a révélé un manque de données expérimentales et de modélisation concernant le phénomène d'ébullition entre ces plaques. Les outils numériques ont permis dans le cas isotherme de vérifier la bonne concordance avec les résultats expérimentaux antérieurs ayant trait aux mesures de champ des vitesses et aux mesures de gradients pariétaux de vitesses. Les résultats obtenus au moyen de la modélisation des écoulements diphasique en utilisant le modèle VOF ont révélé une bonne concordance avec les expériences pour les faibles vitesses superficielles de liquide. Dans le cas non-isotherme, sans changement de phase ce travail a permis de relier l'évolution du coefficient de transfert le long d'une ondulation à la structure générale de l'écoulement. En régime d'ébullition, l'étude a permis d'identifier différents régimes pour des conditions d'entrée et de chauffage stables. Sans débit imposé, l'analyse des températures pariétales a montré la présence d'un régime d'ébullition nucléée en sommet d'ondulation et un régime de transition dans le creux de l'ondulation. A débit imposé, le nombre de Reynolds conditionne l'évolution du titre massique le long de l'ondulation. Enfin, l'ensemble des stades d'ébullition en convection forcée a été relié aux mesures de températures pariétales.
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Ouldhadda, Driss. "Etude de la convection mixte autour de corps à symétrie de révolution d'axe vertical en rotation en présence d'un écoulement forcé axial et d'une convection naturelle." Perpignan, 1991. http://www.theses.fr/1991PERP0142.
Full textAbstract:
L'auteur propose deux programmes informatiques qui permettent de determiner: le premier, la vitesse a la frontiere exterieure de la couche limite entourant des corps a symetrie de revolution a l'aide de la methode des singularites; le second, les distributions des vitesses et des temperatures ainsi que les valeurs locales et moyennes des coefficients de frottement et du nombre de nusselt dans la couche limite a l'aide de developpements de gortler. Le premier programme est valide en l'appliquant au cas particulier de la sphere, geometrie pour laquelle la vitesse exterieure est donnee par une formule analytique. Il est ensuite applique a plusieurs paraboloides et ellipsoides. Le second programme, applique au cas de la sphere, a permis de retrouver des resultats de la litterature, ce qui constitue egalement une validation. Il est ensuite encore applique a des paraboloides et des ellipsoides et l'auteur met en evidence les zones de preponderance des trois types de convection
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Raminosoa, Chrysostôme Roger Raymond. "Convection mixte à propriétés variables autour d'une sphère." Perpignan, 1994. http://www.theses.fr/1994PERP0180.
Full textAbstract:
L'auteur etudie les transferts d'impulsion et de chaleur autour d'une sphere portee a haute temperature, en rotation uniforme autour d'un axe vertical ou non plongee dans un ecoulement axial ascendant de gaz hydrogene a temperature ambiante. La variabilite des proprietes physiques du fluide est prise en compte ainsi que la convection naturelle qui en resulte. Le programme de calcul repose sur une methode aux differences finies utilisant la methode de factorisation. Le programme est valide en comparant les resultats a ceux de la litterature dans le cas ou les proprietes physiques du fluide, excepte la masse volumique, sont constantes. De nombreux resultats sont presentes et discutes dans les cas bidimensionnel et tridimensionnel. En convection mixte, les zones de predominance des trois types de convection sont mises en evidence
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Bambang, Teguh Prasetyo. "Etude expérimentale du couplage convection rayonnement appliqué à des échangeurs de chaleur industriels à haute température." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0311.
Full textAbstract:
L'objet de la thèse est d'étudier expérimentalement les transferts de chaleur en convection et rayonnement couples intervenant entre des gaz de combustion et une paroi refroidie simulant un échangeur. La section d'essai est composée d'un canal rectangulaire (0,20 m de haut, 1 m de large) dans lequel circule un mélange d'air et de produits de combustion enrichis en vapeur d'eau a une température de 500c environ. Une méthode de mesure de champ de température par déviation d'un faisceau laser a été mise au point. Cette méthode non intrusive a permis egalement de mesurer le gradient de température à la paroi et donc le flux convectif échange entre le gaz et cette paroi. Ces mesures optiques ont été complétées par des mesures de température de gaz à l'aide de thermocouples montes dans des cannes a aspiration munies d'écrans radiatifs. Les résultats expérimentaux obtenus ont été comparés avec un modèle de rayonnement introduit dans le code de calcul thermohydraulique trio développé au CEA. Un bon accord entre les résultats expérimentaux et le calcul a été obtenu.
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Belattar, Sougrati. "Le traitement par corrélation des mesures simultanées de flux thermique et de température de surface appliqué à l'analyse des échanges énergétiques sur la surface d'une paroi en régime variable." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10048.
Full text
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Lopez-Velasco, Jean-Baptiste. "Etude aérothermique expérimentale et numérique d'un système de refroidissement de parois de chambres de combustion de turbines à gaz à faibles émissions polluantes." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2316.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de concevoir et tester un dispositif qui permet d'intensifier le flux évacué par une double-paroi de chambre de combustion à faibles émissions polluantes. L'étude bibliographique a conduit à retenir le principe d'ailettes plissées en quinconce (Offset Strip Fins). Trois double-paroi OSF ont été testées sur un banc aérothermique au moyen d'analyseurs de gaz pour le calcul des coefficients de débit, capteurs de pression, thermocouples et thermographie infrarouge. Nous avons également réalisé des mesures de vitesses par vélocimétrie laser sur une maquette OSF à échelle 40. Un modèle simplifié 1D de calcul ou de dépouillement d'essais a été écrit. La confrontation entre résultats d'essais et calculs 1D et/ou 3D Fluent RANS a permis d'évaluer la corrélation de Manglik & Bergles portant sur les pertes de charge et le coefficient de convection d'échangeurs à ailettes OSF. Une méthodologie spécifique de dépouillement a été construite et une corrélation écriteThe objective of this thesis is the conception and testing of a device which promotes the heat flux of a double-wall for low emissions combustion systems. The literature study prevailed the use of Offset Strip Fins (OSF) as heat flux promoter. Three double-wall with OSF have been tested in a combustion test cell equipped with: gas analysers, for calculating discharge coefficients, pressure sensors, thermocouples, and infrared thermometry. Velocity measurements on a 40 scale OSF also have been obtained by using Laser Doppler Anemometry. A simplified 1D model, capable of calculating temperatures profiles or analysing the experiments, is presented. The comparisons between the experimental results and the 1D / 3D RANS Fluent calculations permitted the evaluation of the Manglik & Bergles correlations concerning the pressure drop and the heat transfer coefficient of heat exchangers of the type OSF. After presenting the specific methodology of analysis a new correlation is derived
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Moraes, Jorge Marcos de. "Etude de la convection naturelle laminaire permanente entre deux plans paralleles avec des conditions pariétales imposées sur la densité du flux de chaleur." Perpignan, 1992. http://www.theses.fr/1992PERP0118.
Full textAbstract:
On etudie le developpement de l'ecoulement de convection naturelle laminaire permanente entre deux plans verticaux paralleles avec une entree adiabatique suivie des parois soumises a des densites de flux thermique constantes mais non necessairement egales. Deux methodes numeriques ont ete utilisees pour resoudre le probleme physique: dans la premiere, le canal est place dans un grand domaine rectangulaire, ce qui permet la prise en compte des regions environnantes au canal dans l'analyse des comportements dynamique et thermique a l'interieur de celui-ci; dans la seconde, l'ecoulement n'est analyse qu'a l'interieur du canal et les equations de transferts sont simplifiees dans le cadre des approximations de la couche limite. Pour le cas ou la longueur adiabatique est egale a zero, les resultats sont compares a ceux des etudes numeriques et experimentales d'autres auteurs. Pour les autres cas, les resultats obtenus par les deux methodes sont compares
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Draoui, Abdeslam. "Etudes numériques des transferts de chaleur couples rayonnement-conduction et rayonnement-convection dans un milieu semi-transparent bidimensionnel." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0012.
Full textAbstract:
Les travaux que nous présentons s'articulent autour d'approches numériques des transferts de chaleur couplés rayonnement-conduction et rayonnement-convection au sein de milieux semi-transparents (M. S. T) de géométrie bidimensionnelle. La première partie est réservée au rappel des équations du transfert radiatif et à la présentation de trois méthodes numériques (Pl, P3, ZONES de HOTTEL) permettant de résoudre ce problème dans un milieu bidimensionnel. Après avoir comparé ces trois méthodes dans le cas où le rayonnement est le seul mode de transfert, nous consacrons le deuxième chapitre à l'étude du couplage rayonnement-conduction. Nous introduisons alors une quatrième méthode adaptée à la résolution de ce problème. Les comparaisons menées sur ces diverses méthodes nous permettent de mettre en évidence l'intérêt des méthodes aux harmoniques sphériques. Dans la troisième partie, la méthode Pl est retenue pour sa simplicité de mise en œuvre, et nous permet d'aborder le couplage du transfert radiatif avec les équations de la convection laminaire dans une cavité bidimensionnelle thermiquement entraînée. Les résultats obtenus montrent une influence significative de la participation radiative du fluide sur les champs thermiques et dynamiques rencontrés dans ce type de problèmesThe works we present here are a numerical approach of heat transfer coupling radiation-conduction and radiation-convection within semi-transparent two-dimensional medium ; The first part deals with a view of equation of radiative transfer and introduces three numerical methods (P1, P2, Hottel's zone) which enable one to solve this problem in a two dimensional environment. After comparing the three methods in the case where radiation is the only mode of transfer, we introduce in the second chapter a study of the coupling of radiation with conduction. So, a fourth method is used to solve the problem. These comparisons lead us to various methods which enable us to show the interest of the spherical harmonics approximations. In the third part, the P1 approximations is kept because it is simple to use, moreover it enables us to introduce both the coupling of radiative transfers with laminar convective equations in a thermally driven two-dimensional cavity. The results show a significant influence of the radiative participation of the fluid on heat and dynamic transfer we met in this type of problem
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Crespy, Charles. "Contribution à la mesure de champs de température bi et tri-dimensionnels par photographie de Speckle : application à l'estimation des flux de chaleur pariétaux." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0031/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la mise en œuvre d'un dispositif optique de Photographie de Speckle dédié à la mesure des champs de température dans les écoulements d'air bidimensionnels et tridimensionnels et plus particulièrement à l'estimation des transferts thermiques en proche paroi. Dans un premier temps, le dispositif expérimental est conçu et optimisé pour l'étude d'objets de phase thermiques. Puis, une métrologie originale est développée pour l'estimation du aux convectif pariétal. Elle permet, notamment, d'accroître significativement la résolution spatiale et la précision des mesures en présence de forts gradients de température et de s'affranchir des phénomènes de diffraction qui introduisent un biais important lors d'une mesure pariétale. Cette nouvelle approche est validée avec succès, lors d'une campagne de mesure menée, sur un écoulement d'impact de jet d'air plan, simultanément par Photographie de Speckle et par une méthode de référence basée sur un bilan thermique à la paroi. Enfin, un algorithme de reconstruction de champs de température tridimensionnels n'utilisant qu'une direction de mesure est développé. Cette technique présente l'avantage de pouvoir être utilisable dans le cadre des problématiques pariétales. Elle est mise en œuvre a n d'estimer différents paramètres 3-D d'une couche limite de convection naturelleThis study deals with the implementation of a Speckle Photography experimental device in order to measure temperature fields in bidimensional and tridimensional air flows, specially it focuses on near wall heat transfers estimation. First of all, an experimental device is designed and optimized for thermal phase object studies. Then, an original metrology to measure convective parietal heat flux is developed. It allows to increase spatial resolution and measurement accuracy, and to correct measurements from diffraction phenomenon which introduces a bias in parietal measurement. This technique is successfully validated with a measurement campaign on an air jet impingement flow simultaneously perform with the Speckle Photography technique and with a balance method. Finally, a tridimensionnal field estimation algorithm which needs a narrow viewing angle is developed. This technique has the advantage to be used in the parietal problems. It's implemented to estimate the thickness and the position of a free convective boundary layer
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Abbassi, Mohamed Ammar. "Modélisation des transferts de chaleur par convention-rayonnement dans un four d'incinération des fumées de carbonisation du bois." Perpignan, 2009. http://www.theses.fr/2009PERP0938.
Full textAbstract:
Ce travail concerne une étude essentiellement théorique des transferts de chaleur et de masse par convection mixte couplés aux transferts radiatif et la cinétique chimique et dans l' incinérateur de fumées d'une unité pilote de carbonisation de bois avec récupération et incinération des fumées de pyrolyse. Un modèle thermochimique a été élaborée pour prédire les températures, les débits molaires (notamment le débit molaire responsable de l'emballement de la réaction d'incinération des fumées) et les concentrations en chaque zone de l'unité pilote. Les transferts radiatifs dans les fumées composées d'une phase gazeuse et de suies sont modélisés en appliquant le modèle de la somme pondérée des gaz gris. Nous avons appliqué la méthode des volumes finies et la procédure « blocked-off-region » pour modéliser les transferts radiatifs dans les fumées assimilées à un milieu semi-transparent. Les équations qui régissent les transferts par convection mixte couplés aux transferts radiatif et à la cinétique chimique sont résolues par la méthode des volumes finis, les algorithmes TDMA et SIMPLE. Nous avons analysé l'influence sur les transferts de l'’ombre causé par les chicanes, de l'épaisseur optique des fumées, du nombre de Boltzmann, du nombre de couplage conduction-rayonnement, des nombres de Reynolds et de Richardson. Ainsi, nous déterminé le meilleur emplacement des chicanes et montré notamment que l’augmentation de la fraction volumique des suies provoque une augmentation du flux radiatif et la présence de suies dans les fumées à une température différente de celle des fumées provoque un déséquilibre thermique radiatif. Le rapport entre les pressions partielles de H2O et CO2 n’influence pas le flux de chaleur au niveau des parois l'incinérateur. La quantité de chaleur engendrée par l'incinération des composants des fumées provoque une intensification et une homogénéisation des transferts d'autant plus importante que le mode de transfert prédominant est la convection forcée. Les résultats du modèle thermochimique sont en bon accord qualitatif et quantitatif avec nos résultats expérimentauxThis work deals with a theoretical study of heat and mass transfer by combined mixed convection, radiation and chemical kinetics in an incinerator of wood carbonization with recovery and incineration of the pyrolysis fumes. A thermochemical model was elaborated to predict the temperatures, molar flows (in particular molar flow responsible for the racing of the incineration reaction) and the concentrations in each zone of the pilot plant. The radiative transfers in the gas phase and soot are modelled by applying the weighted sum of the grey gases model. We applied the finite volume method and the "blocked-off-region" procedure to handle the complex geometries. The equations governing the transfers by combined mixed convection, radiation and the chemical kinetics are solved by the finite volume method, TDMA and the SIMPLE algorithms. We analyzed the shadow effect caused by the baffles, the fumes optical thickness, the Boltzmann number, the conduction-radiation parameter, Reynolds number and the Richardson number. We determined the best configuration of the baffles and shown that the increase in the soot volume fraction causes an increase in radiative heat flux and the presence of soot at a temperature different from that of the fume causes a radiative thermal non equilibrium. The partial pressure ratio of H2O and CO2 does not effect the radiative heat flux on the walls of the incinerator. The heat generated by the incineration of the fumes causes intensification and homogenisation of the transfers in a forced convection mode. The results of the thermochemical model are in qualitative and quantitative good agreement with the experimental results
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Chorin, Paul. "Modification des transferts de chaleur en convection naturelle par perturbation thermique localisée." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2018. http://www.theses.fr/2018ESMA0021/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse traite des modifications de l’écoulement et des transferts de chaleur en convection naturelle. La configuration retenue est celle de la cavité différentiellement chauffée de rapport de forme 4. Les modifications sont réalisées au moyen d’une perturbation locale de faible étendue spatiale positionnée sur la paroi chaude pour une valeur du nombre de Raleigh se situant autour de la valeur critique correspondant à la transition d’un état stationnaire à une état instationnaire. Deux études complémentaires ont été menées. Une étude numérique préliminaire a été réalisée, dans laquelle une perturbation d’origine thermique a été introduite sous la forme d’un changement local de la température imposé sur la paroi isotherme. Il a été montré que l’on peut changer le régime d’écoulement depuis un état stationnaire vers un état instationnaire. De plus, les transferts de chaleur peuvent être modifiés de façon significative par un choix approprié des paramètres de la perturbation (fréquence, amplitude et position). Une étude complémentaire sur un dispositif expérimental a été conduite avec le positionnement d’un obstacle cylindrique sur la paroi chaude. Deux types d’obstacles ont été choisis : isolant et conducteur. L’impact sur la thermique et la dynamique de la longueur de l’obstacle,de sa position verticale, du nombre de Rayleigh de l’écoulement ou encore du nombre d’obstacles introduits a été analysé dans le plan vertical à mi- profondeurThis thesis deals with the modifications of heat transfer and fluid flow in natural convection. The configuration chosen is a differentially heated cavity of aspect ratio equal to 4. The modifications are achieved using a small spatial extent disturbance located at the hot wall at a Rayleigh number value close of the critical value corresponding to the transition from steady to unsteady state. Two complementary studies were conducted. A preliminary numerical study was carried out, in which a thermal disturbance was introduced by means of a local change of the imposed temperature at the isothermal wall. It was shown that the flow regime can be changed from a steady state to an unsteady one. In addition, the heat transfers can be significantly modified by an appropriate choice of disturbance parameters (frequency, magnitude and location). An additional study, using an experimental device, was conducted by positioning a cylindrical obstacle on the hotwall. Two types of obstacles were chosen : insulating and conductive. The influence on heat transfers of the length of the obstacle, its vertical location, the Rayleigh number ofthe flow as well as the number of obstacles was analyzed in the vertical mid-depth plane
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Ghamlouch, Taleb. "Analysis of convective transfer around simple molds inside a model autoclave." Thesis, Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018NANT4010/document.
Full textAbstract:
Ces dernières années, l'utilisation de matériaux composites légers et à hautes performances a considérablement augmenté dans de nombreux secteurs industriels. Toutefois, il est évident que le contrôle du champ de température et notamment la minimisation des gradients thermique et de transformation est indispensable à la bonne qualité des pièces. Parmi les différentes méthodes de fabrication existantes, la cuisson des pièces composites par autoclave est largement répandue notamment dans la filière aéronautique. Cette technique permet la réalisation de pièces composites techniques et de grande qualité. Au sein de l’autoclave, les transferts de chaleur sont majoritairement convectifs entre l’ensemble pièce composite plus moule et son environnement. Il s’avère donc nécessaire de connaître (voire d’optimiser) la distribution du coefficient d’échange convectif autour de ces moules. Pour apporter des éléments de réponse à cette problématique, nous présentons dans nos travaux une nouvelle approche consistant à effectuer des mesures expérimentales dans un « autoclave modèle » à échelle réduite, représentatif d’un autoclave industriel. Cet autoclave modèle a été conçu et fabriqué en se basant sur les lois de similitude. L'un des avantages de notre configuration est évidemment la facilité d'utilisation des instruments de mesure non intrusifs et fiables tels que la PIV (Particle Image Velocimetry) pour la mesure du champ de vitesse, et la caméra infrarouge pour la détermination de la distribution des coefficients d’échange autour de moules simples et représentatifs. En parallèle, des modèles numériques qui représentent les configurations d’études expérimentales ont été construits avec le code CFD Ansys Fluent 16©. Les principaux résultats obtenus à partir de ce travail ont montré une distribution non uniforme des coefficients d’échange convectifs autour des moules. Cette hétérogénéité peut conduire à la présence de gradients de température importants au sein des pièces composites fabriquées qui peuvent affecter leur qualité finale. De plus, ces résultats indiquent que le chargement simultané de plusieurs pièces peut engendrer des degrés de cuisson différents entre elles. Cela peut contribuer à la production de pièces composites de qualités différentes. Une étude d’optimisation a conduit de proposer une conception géométrique optimale des supports de moules qui permet à la fois d’intensifier les coefficients d’échange convectifs et de minimiser les hétérogénéités. La comparaison entre les résultats numériques, aérodynamiques et thermiques, et ceux issus des mesures expérimentales a montré un bon accord permettant de valider le code de calculIn recent years, the use of high performance and lightweight composites materials has increased considerably in many industrial sectors. However, the temperature distribution within composite parts produced using the current manufacturing methods plays a key role in determining the parts quality at the end of the process. Among the existing various fabrication methods, the autoclave molding is considered as one of the best methods to manufacture advanced and high quality composite parts. During autoclave molding, heat transfer between the composite parts and the surroundings is strongly coupled with the flow field around their molds and modeled through the convective heat transfer coefficient. The purpose of this study is therefore to develop a new approach for performing experimental measurements in order to analyze the local velocity field and convective heat transfer coefficient distribution around simple and representative industrial molds. The implemented experimental approach is based essentially on the use of a reduced scale autoclave designed thanks to similarity laws, and instrumented by means of non-intrusive measuring instruments such as Particle Image Velocimetry (PIV) and infrared imaging. Furthermore, Computational Fluid Dynamics calculations of the flow field and convective heat transfer were performed using ANSYS Fluent 16.0®. This local investigation has revealed a non-uniform distribution of the convective heat transfer coefficient around the molds. This heterogeneity can directly impact the parts quality during an autoclave process in view of high temperature gradient. Furthermore, the study has shown the presence of shadowing effects during the process of several molds together which can lead to production of composite pieces with different qualities. An optimization study has permitted to propose an optimal geometric design of the supports of the molds that allows the intensification of the convective heat transfer coefficients and the reduction of the heterogeneities. The experimental and the numerical results were in good agreement, leading then to the validation of the performed numerical simulations
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Peres, Isabelle. "Contribution à l'analyse de l'écoulement et des transferts convectifs dans un espace annulaire lisse ou encoché : application à un entrefer de moteur électrique rapide." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2277.
Full textAbstract:
Ce travail est axe autour de l'etude de l'ecoulement et des transferts de chaleur dans un espace annulaire lisse ou encoche, de type entrefer de moteur electrique a grande vitesse de rotation. Il est surtout base sur des simulations numeriques comparees a quelques resultats experimentaux lorsque l'entrefer est encoche. L'ecoulement peut etre du a la seule rotation du cylindre interne, au debit axial ou a la combinaison des deux. Une analyse bibliographique a d'abord montre de tres fortes carences lorsque l'espace annulaire est encoche et des contradictions lorsqu'il est lisse. Cette etude est scindee en plusieurs etapes de complexite croissante, visant a s'assurer de la qualite des resultats obtenus, et a servir de references les unes par rapport aux autres. La premiere concerne un ecoulement uniquement du a la rotation dans un espace annulaire lisse. Un lien tres etroit entre les comportements dynamiques et thermiques de l'ecoulement lorsque la vitesse de rotation augmente a pu etre mis en evidence. Lorsqu'un debit axial est superpose, les effets de la rotation sont sous-estimes par rapport aux resultats bibliographiques disponibles. L'ecoulement combine dans l'entrefer encoche est comparable a celui mesure alors que le niveau moyen des transferts thermiques ne l'est pas. Les ecarts locaux ou globaux observes semblent imputables aux hypotheses utilisees pour les simulations. L'etude parametrique suivante a montre que les caracteristiques de l'ecoulement et des transferts thermiques sont facilement correlables, soit a la composition des vitesses, soit a leur rapport. Quant a la presence des encoches, selon la caracteristique de l'ecoulement ou des transferts convectifs concernee, il semble qu'elle puisse ou non avoir un impact positif sur le comportement de l'entrefer. Ces tendances demandent toutefois a etre qualifiees par des simulations et des essais experimentaux supplementaires
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Abid-David, Chérifa. "La convection mixte dans un conduit horizontal : instabilités thermiques dans la transition "laminaire-turbulent"." Aix-Marseille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX11007.
Full textAbstract:
On presente le phenomene de convection mixte dans un conduit horizontal, chauffe a la paroi, pour le regime laminaire et lors de la transition laminaire-turbulent. Dans le premier cas, les resultats experimentaux revelent la presence d'un gradient de temperature dans une section droite; on developpe alors un modele analytique permettant d'aboutir a l'expression de la temperature de paroi en coordonnees cylindriques. Les coefficients de transfert paroi-fluide sont egalement evalues. Lorsque la vitesse du fluide augmente, la temperature de paroi presente des fluctuations temporelles. Ces instabilites sont etudiees d'un point de vue phenomenologique, statistique et on montre egalement qu'elles resultent de la dynamique d'un systeme non lineaire conduisant a la notion du chaos
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Pretot, Sylvie. "Contribution à l'étude de la convection naturelle au dessus de plaques horizontales de différentes topographie." Besançon, 1999. http://www.theses.fr/1999BESA2058.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude théorique et expérimentale de l'influence de la topographie d'une plaque horizontale sur les transferts par convection naturelle laminaire développés en son voisinage. La première partie est consacrée à la modélisation numérique de la convection naturelle qui se développe au-dessus de plaques horizontales soumises à un flux de densité uniforme et constante. Ces plaques de différentes topographies (plane, sinusoi͏̈dale et triangulaire) sont placées dans un milieu semi-infini (air, eau et huile). Les équations sont discrétisées en utilisant la technique des volumes de contrôle et le couplage entre les champs de vitesses et de pressions est assuré par l'algorithme SIMPLE. Les profilométries, sinusoi͏̈dale et triangulaire, sont ramenées, par une transformation homotopique, à une surface plane. La taille du domaine dans lequel se développe la convection naturelle est déterminée par un calcul itératif. Les résultats sont présentés sous forme de fonctions de courant, d'isothermes, de nombres de Nusselt. Des corrélations permettant de décrire le transfert de chaleur entre la plaque et le fluide, incluant le rapport amplitude sur période des protubérances, sont proposées. Ces résultats montrent que la morphologie de l'écoulement ainsi que les transferts entre la plaque et le fluide sont affectés, notamment par la forme des protubérances. La deuxième partie concerne l'analyse expérimentale par microscopie thermique à balayage et interférométrie holographique des champs de températures et de leurs évolutions spatio-temporelles. Les résultats numériques et expérimentaux sont en bon accordA numerical and experimental analysis is performed to study how the roughness of an horizontal plate has influence on laminar natural convection transfers developed in the vicinity of the plate. The numerical analysis, of natural convection above horizontal plates submitted to an uniform and constant heat flux, is presented first. These plates of various roughness (plane, sinusoidal, triangular) are placed in a semi-infinite medium (air, water, oil). The equations are discretized by using the control volume approach and the linkage between the momentum and the continuity equations is realized by the SIMPLE algorithm. An homotopic transformation of coordinate allows the transformation of the sinusoidal or triangular profiles into a plane surface. The evolution of natural convection with time is realized by using an iterative procedure to estimate the positions of the top and lateral boundaries. The results are presented in the form of streamlines, isothermal lines, Nusselt numbers. . . Correlation's, including amplitude to period ratio, are proposed in order to estimate the transfer from the plate to the fluid. The results shows that the morphology of the flow and the heat transfer are strongly dependent on the parameters and the shapes of the protuberances. The second part of the analysis deals with an experimental study. The thermal fields above roughened horizontal plates and their evolution with time are obtained by using two methods : a thermal scanning microscopy technique and holographic interferometry. Theoretical and experimental results are in good agreement
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Abbani, Abderrahim. "Application de la méthode SIMPLER à l'étude de la convection naturelle dans un thermosiphon constitué de deux parois planes verticales ou hyperboliques." Perpignan, 2000. http://www.theses.fr/2000PERP0434.
Full textAbstract:
L'auteur étudie numériquement la convection naturelle thermique, bidimensionnelle et laminaire d'un fluide newtonien se développant dans un thermosiphon dont les parois sont des plaques planes ou des surfaces hyperboliques, soumises à des densités de flux de chaleur égales et constantes ou maintenues à une temperature constante. Dans une première étape, l'auteur fait une étude comparative entre un modèle utilisant les approximations de la couche limite et le code de calcul SIMPLER en considérant le cas du thermosiphon constitué de deux parois planes verticales. Lorsque les parois du thermosiphon sont des surfaces hyperboliques les équations de transfert adimensionnelles, écrites dans un système de coordonnées elliptico-cylindriques, sont résolues à l'aide de la méthode des volumes de contrôle associé au schéma de la loi de puissance de Patankar. Les influences du nombre Grashof, du facteur de courbure et de la demi-hauteur sur les champs des températures et des vitesses, les transferts de chaleur et les valeurs des grandeurs de sortie sont analysés.
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Bunnag, Tika. "Etude expérimentale de la convection naturelle dans une enceinte parallépipédique allongée et inclinée, ouverte aux extrémités et chauffée par le haut : application aux toitures solaires." Nice, 2001. http://www.theses.fr/2001NICE5676.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire porte sur une étude expérimentale de la convection naturelle thermique dans une enceinte parallélépipédique allongée et inclinée, ouverte aux extrémités et chauffée par le haut. En effet, bien que de très nombreux travaux aussi bien théoriques qu’expérimentaux aient été consacrés à l’étude de telle enceinte, le cas considéré où l’enceinte est chauffée par le haut a, à notre connaissance, été peu considéré. Ensuite, nous présentons l’ensemble des résultats de mesures des différents cas inclinés (15, 30, 45, 60 et 75 degrés). Les distributions longitudinales et transversales des températures des parois et d’air, les vitesses de l’air, et le coefficient local d’échange convectif sont analysés et discutés. Une analyse de l’incertitude du dispositif expérimental effectuée sur les mesures de densité de flux de chaleur et de la température de la plaque chauffée démontre bien la fiabilité du système. Enfin, nous proposons des corrélations donnant le débit adimensionnel induit par l’enceinte, exprimé sous la forme du nombre de Reynolds, et le nombre moyen de Nusselt en fonction du nombre de Reynolds, et le nombre moyen de Nusselt en fonction du nombre de Rayleigh, de l’angle d’inclinaison, et d’un nombre caractéristique des dimensions de l’enceinte défini par le rapport de la distance entre les deux grands plans parallèles et la longueur de l’enceinte. Ces corrélations peuvent être utilisées pour des applications pratiques comme la modélisation numérique de la convection naturelle thermique des configurations de géométrie semblable et le dimensionnement de toitures solairesThis thesis presents experimental investigation of free convection in opened inclined rectangular channel heated from the top with a uniform heat flux. To this end, an experimental setup was built by using two parallel plates 1 m wide and 1. 5 m long. The distance between the upper and lower plates could be adjusted up to 19 cm and the tilt angle of the channel could be adjusted as required from the horizontal to the vertical position. The sides were well insulated. Three constant heat flux densities (262, 408, 574 W/m2) and two air gaps (14 and 19 cm) and tilt angles (15, 30, 45, 60 and 75°) were considered. Data analysis was made under steady state condition to develop correlation ships between Nusselt (Nu) and Reynolds number (Re), introduced to calculate the air flow rate induced by the channel, as a function of Rayleigh number (Ra), tilt angle and the channel aspect ratio defined as the ration between the distance between the plates and the channel length. The developed correlations could be used for modeling such configuration and roof solar collector. The experimental set-up was validated by comparing its output to a common wall configuration. The case of horizontal channel was also investigated. Experimental analysis was conducted with the help of an available computer code, which we modified to suit our configuration and related boundary conditions
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Haj, Mohamad Rami. "Etude de la convection naturelle dans une enceinte dont l'une des parois verticales est constituée d'un matériau poreux saturé d'eau." Perpignan, 2002. http://www.theses.fr/2002PERP0461.
Full textAbstract:
La convection naturelle thermique et massique qui se déroule dans un système constituté d'une enceinte fermée dont l'une des parois verticales est assimilée à un matériau poreux saturé d'eau est analysée numériquement. Les transferts dans l'enceinte et dans le milieu poreux sont décrits respectivement par les équations classiques de la convection naturelle et le modèle de Darcy. Ces équations sont résolues en utilisant la formulation fonction de courant-vorticité et une méthode implicite aux différences finies. Le modèle élaboré permet de déterminer les isothermes, les isoconcentrations et les lignes de courant dans le système. Les valeurs instantanées locales et moyennes des nombres de Nusselt et de Sherwood sont également calculées. Les résultats montrent que les transferts sont d'autant plus intenses que le rapport de forme de l'enceinte et la densité du flux de chaleur appliqué sur la face externe de la paroi poreuse sont élevés. La conductivité thermique, la perméabilité du matériau dont est constituée la paroi poreuse et sa teneur en eau conditionnent l'intensité des transferts dans l'enceinte.
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Savadogo, Boubakar. "Modélisation de la convection naturelle à haute température: application à l'étude des transferts dans un réacteur solaire." Perpignan, 1998. http://www.theses.fr/1997PERP0318.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est d'etudier les phenomenes de convection naturelle a haute temperature dans un reacteur solaire. Une methode numerique recursive a ete developpee pour resoudre le systeme d'equations non-lineaires decrivant la convection naturelle a haute temperature (t3000k). Cette methode numerique permet de prendre en compte avec aisance la variabilite de toutes les proprietes physiques du fluide (air, argon, azote) en fonction de la temperature. Elle permet egalement d'affiner la validite des resultats en considerant un nombre important des mailles sans augmenter considerablement le temps de calcul par rapport aux methodes iteratives usuelles. Les profils de temperature et de vitesses obtenus nous ont permis de deduire une relation simple donnant le nombre de nusselt en fonction du nombre de grashof et/ou du nombre de rayleigh. Comme tres peu de donnees sont disponibles dans la bibliographie sur la convection naturelle a haute temperature, nous avons applique notre methode recursive aux phenomenes de convection libre a des temperatures inferieures (t1500k) afin de la validite. Dans ce domaine de temperature, l'approximation de boussinesq est generalement adoptee par de nombreux auteurs. Les resultats obtenus sont en bon accord. Le couplage des resultats de ce travail et de ceux deja obtenus sont au sein de l'imp/cnrs d'odeillo, permettra dans une premiere phase de caracteriser les processus de vaporisation et de vapocondensation dans les reacteurs solaires. Un des domaines d'application est notamment la simulation des procedes solaire ou laser de traitement et de synthese de materiaux tels que les nano-poudres ou les nano-tubes.
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Chmaissem, Wassim. "Mise au point d'un programme de calcul numérique aux éléments finis bidimensionnels appliqué à l'étude de la convection naturelle thermique laminaire et permanente dans des enceintes fermées." Perpignan, 1998. http://www.theses.fr/1998PERP0291.
Full textAbstract:
L'auteur propose, valide et exploite un programme de calcul aux elements finis qui utilise les coordonnees cartesiennes, la fonction de courant, la vorticite, des elements triangulaires d'ordre unite et une technique iterative pour resoudre les equations de boussinesq de la convection naturelle thermique laminaire permanente bidimensionnelle dans des enceintes fermees. Le nombre de prandtl est fixe a 0,7 (cas de l'air) mais le nombre de rayleigh varie. Lorsque le nombre de grashof est assez grand, le code permet de deceler des ecoulements multicellulaires. Le role des facteurs de relaxation est alors essentiel puisque, suivant leurs valeurs, l'ecoulement peut apparaitre monocellulaire ou multicellulaire, ce qui semble signifier que, lorsque l'etat du fluide est pre-turbulent, leur role n'est pas seulement d'influer sur la vitesse de convergence mais aussi de permettre de trouver des solutions cachees. Etudier la sensibilite de la solution des equations de transfert aux facteurs de relaxation peut donc constituer un moyen de localiser les domaines d'existence des instabilites. Les instabilites sont les plus manifestes quand les conditions parietales possedent des elements de symetrie eu egard a la direction verticale. Les enceintes delimitees par deux cylindres horizontaux, l'un de section droite elliptique et l'autre de section droite circulaire sont particulierement interessantes car elles autorisent nombre de configurations. Notamment, une zone d'instabilites peut etre limitee du cote des grandes valeurs du nombre de rayleigh. Au-dela, les facteurs de relaxation n'influent alors plus sur la solution. Aux plus grandes valeurs du nombre de rayleigh, juste avant que divergent les calculs, selon la valeur des facteurs de relaxation, la valeur asymptotique en fonction du temps de la fonction de courant oscille entre deux valeurs.
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Sakly, Samy. "Etude et réalisation de microcapteurs radiatifs infrarouges en technologie couches minces à structure distribuée périodique." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-129.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de these porte sur l'etude et la realisation de microcapteurs radiatifs infrarouges a differentiel d'absorption. Un modele analytique tenant compte de la distribution bidimensionnelle de la chaleur dans le substrat ainsi que dans les pistes thermoelectriques a ete etabli. Il se presente sous la forme de relations analytiques simples permettant de calculer la sensibilite, la detectivite ou le coefficient d'immunite a la convection. Ces relations introduites dans un calculateur donnent tres facilement acces aux dimensions geometriques optimales de la structure d'un capteur dedie a une application. Pour parvenir a ce resultat de facon precise, il fallait verifier certaines valeurs numeriques concernant les materiaux utilises pour fabriquer les microcapteurs. Tout d'abord, mesurer le pouvoir thermoelectrique des couches metalliques minces obtenues au laboratoire. Ensuite, par une analyse des releves spectrometriques, nous avons pu quantifier la puissance infrarouge absorbee par la surface active du capteur. L'exploitation de l'ensemble de ces resultats a permis de developper des capteurs plus performants au niveau de la sensibilite. D'une part, la surface d'absorption du rayonnement par le substrat de verre a ete augmentee ce qui a conduit a ameliorer la sensibilite d'un facteur 1,8. D'autre part, un nouveau facteur 1,8 a pu etre gagne par la mise en oeuvre de nouveaux materiaux deposes en couches minces (bi/sb) dont le pouvoir thermoelectrique est de 100v/c.
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Lamrani, Moulay Abdellah. "Transferts thermiques et aérauliques à l'intérieur des bâtiments." Nice, 1987. http://www.theses.fr/1987NICE4087.
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Kotouč, Miroslav Dusek Jan. "Transition à la turbulence du sillage d'une sphère fixe ou libre en convection mixte." Strasbourg : Université de Strasbourg, 2009. http://eprints-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/1065/01/KOTOUC_Miroslav_2008.pdf.
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Baudey-Laubier, Louis-Henri. "Modélisation et simulation numérique des transferts de masse et de chaleur induits par évaporation." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1086/document.
Full textAbstract:
L’évaporation d’une solution solvant/soluté est un processus transitoire qui prend fin lorsque le solvant a totalement disparu. Le refroidissement créé par le changement de phase provoque des gradients à la fois thermiques et de concentration en solvant. Ces homogénéités diffusent ensuite dans l’épaisseur de la solution et sont susceptibles d’engendrer un écoulement fluide. L’origine de cette convection peut être liée à des variations de tension de surface ou de densité. Des travaux expérimentaux ont montré que l’épaisseur des dépôts issus de séchages de solutions solvant/soluté semblait pouvoir être corrélée avec les cellules de convection de la zone fluide. Une compréhension approfondie des phénomènes à l’origine de la convection devrait donc participer à un meilleur contrôle de la qualité des dépôts.Sur la base de travaux numériques et expérimentaux publiés, nous avons étudié l’apparition de la convection pour trois types de modèles représentant le processus d’évaporation d’une solution de Polyisobutylène-Toluène : un modèle purement thermique qui s’applique pour les temps courts, un modèle solutal qui est valable sur les temps longs et enfin un modèle couplé thermique/solutal qui représente les transferts sur l’ensemble de la gamme des temps étudiés. Le caractère transitoire de l’évaporation induit une difficulté pour caractériser la naissance de la convection à partir d’un régime de conduction. En effet, cette convection apparaît à partir d’un germe qui est une petite perturbation de la solution diffusive. Si l’amplitude de cette perturbation est trop faible, son amplification à des intensités suffisantes ne pourra pas avoir lieu avant la fin du régime transitoire et l’écoulement ne deviendra donc jamais convectif. Le rôle de la perturbation est donc primordial. Dans des travaux numériques antérieurs, cette perturbation a été imposée à l’état initial, généralement avec une distribution aléatoire du champ thermique ou de vitesse. Lors de cette thèse, nous avons opté pour un modèle plus physique, basé sur l’introduction d’un transfert thermique sur les parois latérales qui joue le rôle de perturbateur de l’écoulement diffusif transitoire.Dans cette thèse, nous avons établi par voie numérique les seuils de transition entre une solution diffusive et un écoulement convectif pour les modèles thermique, solutal et couplé, dans le cas d’une approximation bidimensionnelle du film liquide et des simulations pleinement tridimensionnelles. Des diagrammes spatio-temporels et l’étude des cellules à la surface libre par des reconstructions de Voronoï nous ont permis de mieux comprendre la naissance et la propagation des instabilités dans la solution fluideThe evaporation of a solvent/solute solution is a transient phenomenon which ends when the whole solvent has disappeared. Phase change generates a cooling of the liquid-gas interface, and consequently, it creates thermal and solutal gradients. These homogeneities spread in the core solution and produce, eventually, a fluid flow. This convection can be due to the surface tension and/or buoyancy variations. Experimental works have shown that some coating thicknesses stemming from drying processes are correlated to the size of the convection cells in the fluid region. A thorough understanding of the physical phenomena responsible to fluid convection should contribute to improve the control of deposit quality.Based on numerical and experimental works, we have studied the onset of convection for three kinds of models for the drying process of a Polyisobutylene-Toluène solution: A pure thermal model which is valid for short times, a solutal model devoted to the simulation of long times, only, and a thermal/solutal coupled model which takes into account the heat and mass transfer over a long time period of the evaporation process. The transient nature of the evaporation problem raises the issue of how to define the onset of the convective flow from a diffusive solution. Indeed, this flow motion occurs from a seed which is a small perturbation of the transient diffusive solution. If the perturbation is too weak, the necessary time interval for a significant growing of its magnitude will be greater than the time scale of the transient regime: thus the solution will never be considered as convective. Consequently, the influence of the perturbation is fundamental. In previous numerical works, this perturbation was imposed at the initial state, often through a random spatial distribution applied to the velocity or temperature field. In the present contribution, we have adopted a physical model where the adiabatic lateral walls have been replaced by diathermal walls: The local thermal inhomogeneities create a very weak flow acting as a small disturbance for the transient diffusive solution.In this thesis, we have developed a numerical model to evaluate the thresholds between the diffusive solutions and the convective flows, for the thermal, solutal and thermal/solutal coupled models, for two- and three-dimensional approximations of the Polyisobutylene-Toluène liquid film. Space-time diagrams and convective cell reconstructions at the liquid-gas interface by a Voronoï algorithm allowed us to get a better understanding of the way the disturbances propagate from the lateral walls for finally giving rise to a convective flow in the core fluid
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Wu, Kangfeng. "Sur l'instabilité thermo-convective avec source de chaleur interne." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL085N.
Full textAbstract:
On étudie le problème du déclenchement de la convection thermique d'un fluide conducteur de chaleur avec source interne de chaleur dans le cas d'un fluide confiné verticalement par 2 plans isothermes ou confiné à l'intérieur d'un cylindre de section circulaire. L’étude est faite par une analyse de la stabilité linéaire et par une simulation numérique directe. La solution de l'équation linéarisée est obtenue par une série formelle dans le cas d'un fluide entre deux plans. Dans le cas d'un fluide dans un cylindre, on applique la méthode de Galerkin pour résoudre les équations de perturbations. Pour l'étude numérique de l'instabilité, les équations de conservation sont discrétisées par la méthode des volumes finis et la perturbation est introduite par une faible inclinaison de la cavité. Du point de vue de l'analyse dimensionnelle, les deux groupements qui interviennent sont le nombre de Rayleigh et un paramètre sans dimension relatif à la source de chaleur que nous appellerons nombre de Sparrow. Les critères de stabilité pour différents rapports d'aspect sont déterminés en termes de ces deux nombres. Les effets du rapport d'aspect et des changements des conditions aux limites thermiques de la paroi latérale sur la stabilité ainsi que la structure de la cellule convective sont étudiés. Dans le cas avec source de chaleur interne, l'étude analytique linéaire est en accord avec la simulation numérique. Dans le cas limite sans source de chaleur, on retrouve bien les résultats de la littérature du cas classique d'un fluide chauffé par le bas
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Feldman, Aurélie. "De l'ébullition en convection forcée dans des canaux d'échangeurs à plaques et ailettes." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10357.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail de thèse repose sur une caractérisation thermohydraulique du comportement d'un fluide pur en ébullition en convection forcée dans des géométries particulières : les canaux d'un échangeur à plaques et ailettes brasées sous vide. Grâce à un dispositif expérimental adapté et une métrologie diphasique, des mesures locales ont pu être effectuées à l'intérieur des canaux (de l'ordre du millimètre) ; l'évolution de la température et de la pression du fluide, et de la température de paroi donnent accès au coefficient de transfert de chaleur local le long de l'échangeur. Par ailleurs des mesures ont également été menées lors d'essais adiabatiques : les pertes de pression sont ainsi déterminées et une mesure du taux de vide moyen est réalisée. Un modèle basé sur l'hypothèse d'un film liquide s'écoulant sur les parois est développé ; les pertes de pressions ainsi que l'épaisseur du film liquide sont ainsi évaluées lors d'un écoulement adiabatique. Les difficultés liées à l'extrapolation de ce modèle pour un écoulement avec changement de phase sont présentées et justifiées. Afin d'aider au dimensionnement de ce type d'échangeur, plusieurs corrélations sont confrontées à nos résultats expérimentaux : les corrélations les plus adaptées sont alors incorporées à un modèle empirique qui permet de traiter les deux régimes d'ébullition mis en évidence : l'ébullition nucléée et l'évaporation convective.
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Retiel, Noureddine. "Etude numérique de la convection thermosolutale en cavité annulaire : solutions stationnaires et instationnaires." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2279.
Full textAbstract:
Notre etude porte sur les ecoulements de convection naturelle en cavite annulaire dans le cas ou les forces de flottabilite sont dues a la presence simultanee de gradients de temperatures et de concentrations (convection thermosolutale). Nous avons developpe un outil numerique base sur une methode de volumes finis afin de predire les champs de vitesse, de pression, temperature et concentration dans l'ecoulement en se limitant au cas bidimensionnel et laminaire. Nos resultats concernent, tout d'abord les solutions stationnaires dans les deux situations typiques ou les gradients thermiques et solutaux cooperent ou s'opposent dans la mise en mouvement du fluide. Nous insistons plus particulierement sur les effets de la courbure des parois. Nous analysons ensuite l'evolution instationnaire des champs dynamique, thermique et de concentration dans differentes configurations typiques en cas cooperant ou opposant. Cela nous permet en particulier de decrire l'apparition et l'evolution dans le temps de regimes multicellulaires. Enfin, notre attention s'est portee sur la prediction des deformations de paroi sous l'effet du transfert de masse instationnaire, dans le sens d'une perte ou d'un apport de matiere (corrosion, depot)
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Bouallou, Chakib. "Modélisation bidimensionnelle des transferts couples rayonnement - convection naturelle dans les milieux semi-transparents." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0061.
Full textAbstract:
Ce travail comporte quatre parties. Dans la première partie, nous rappelons le formalisme du transfert radiatif dans les milieux semi-transparents. Une étude comparative de plusieurs méthodes de résolution de l'équation du transfert radiatif est proposée. L'approximation différentielle bidimensionnelle Pl est alors retenue pour l'étude des cas de couplage rayonnement - convection. L'interaction de la convection naturelle et du rayonnement dans un milieu poreux bidimensionnel constitue la deuxième partie de ce travail. Le modèle radiatif est associé à un schéma de différences finies qui permet de résoudre les équations de la convection sur la base de l'hypothèse de BOUSSINESQ et de la loi de DARCY. L'interaction est caractérisée par des paramètres adimensionnels dont l'étude permet de mieux appréhender les rôles des différents modes de transfert. Dans la troisième partie, nous étudions l'interaction de la convection naturelle et du rayonnement au sein d'un fluide semi-transparent bidimensionnel. Nous présentons une étude paramétrique dans le cas d'un fluide gris à diffusion isotrope avant de traiter le cas du milieu non gris. Un couplage beaucoup plus complexe est abordé dans la quatrième partie. Il s'agit de l'interaction convection naturelle-rayonnement dans une cavité partiellement occupée par un milieu poreux semi-transparent, sans interface opaque et imperméable séparant les deux milieux. Une condition limite radiative est proposée. Les équations de la convection sont modélisées à l'aide d'une combinaison de l'équation de NA VIER-STOKES et celle de BRINKMAN. Le rôle de divers paramètres est analysé. La présence de l'interface perméable et non-opaque contribue à modifier profondément les champs thermiques et dynamiquesThis work includes four parts. In the first part, we explain the formulation of relative transfer in a semitransparent media. A comparative study for several calculation methods for the radiative equation is proposed. The P1 approximation in a two-dimensional form is them retained for modelling heat transfer coupled by radiation and convection. In the second one, we analyse the interaction between thermal radiation and natural convection within a two-dimensional porous medium. The radiative model is associated with a finite difference scheme which allows to solve convective equations described by Darcy's law and Boussinesq approximation. The study of dimensionless parameters which govern this interaction provides a better understanding of roles played by each mechanism of transfer. In the third part, the interaction between natural convection and thermal radiation in two-dimensional semi-transparent fluid has been investigated. Before analysing the case of non-grey medium we expose a parametric study for a grey fluid isotropic scattering. The last part deals with a much more difficult coupled problem. We consider the interaction between natural convection and thermal radiation within a cavity partially filled with a porous medium. For the interface, which is permeable and non-opaque, a radiative boundary condition is proposed. The convective equation are treated with combined Navier-Stokes and Brinkman equations. The effect of main parameters has been studied. It is shown that the permeable and non-opaque interface induces a deep modification in both thermal and dynamic fields
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Hassaine, Ahmed. "Etude des transferts d'impulsion et de chaleur par convection forcée dans un canal à parois sinusoïdales soumises à un flux de chaleur de densité constante." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10046.
Full textAbstract:
L'auteur etudie le transfert de chaleur dans un ecoulement laminaire, permanent et bidimensionnel. Le caractere periodique de l'ecoulement permet, pour son etude dans sa zone centrale, de restreindre le domaine etudie a un module de longueur egale a une longueur d'onde des parois, situe loin des extremites du canal. Cette particularite impose des conditions periodiques pour la vitesse et la temperature a l'entree et a la sortie du module. La configuration geometrique des parois rend necessaire l'utilisation d'une transformation de coordonnees pour ramener le domaine physique a un domaine de calcul rectangulaire facilitant ainsi la formulation des conditions aux limites. L'elaboration des equations algebriques approximant le probleme etudie fait appel a l'integration des equations differentielles de base suivant les faces d'un volume elementaire du fluide. Leur discretisation utilise la loi puissance proposee par s. V. Patankar et des differences finies centrees. Le programme informatique elabore par l'auteur calcule les distributions de la vitesse et de la composante periodique de la temperature, le coefficient de transfert thermique et le nombre de nusselt locaux des parois et, le nombre de nusselt moyen de la region centrale du canal. Les calculs sont realises pour l'eau et l'air, pour differentes valeurs des parametres geometriques du canal et du nombre de reynolds de l'ecoulement