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Dissertations / Theses on the topic 'Convective mass transfer'
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Gurniki, Francois. "turbulent convective mass transfer in electrochemical systems." Doctoral thesis, KTH, Mechanics, 2000. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3046.
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2
Gurniki, François. "Turbulent convective mass transfer in electrochemical systems /." Stockholm, 2000. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3046.
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3
Reichrath, Sven. "Convective heat and mass transfer in glasshouses." Thesis, University of Exeter, 2002. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.391213.
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4
Lutostansky, Elizabeth McClelland. "The role of convective mass transfer in atherosclerosis." Diss., Georgia Institute of Technology, 1996. http://hdl.handle.net/1853/15933.
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5
Pekdemir, Turgay. "Convective mass transfer from stationary and rotating cylinders in a jet flow." Thesis, University of Exeter, 1994. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.260621.
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6
BRUM, FABIO PAULA. "CONVECTIVE MASS TRANSFER MODEL TO PREDICT WAX DEPOSITION IN MULTIPHASE FLOW IN PIPELINES." PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO, 2014. http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=24985@1.
Full textAbstract:
Óleos brutos altamente parafínicos podem causar problemas operacionais significativos, tais como bloqueio de um oleoduto devido à precipitação e deposição de componentes de parafina durante a produção e transporte de petróleo bruto. O custo de gerenciamento da parafina é enorme e aumenta significativamente com o aumento da produção de petróleo em áreas marítimas profundas. Mas estes custos podem ser significativamente reduzidos se a deposição de parafina em dutos puder ser prevista com precisão. Nesta pesquisa, o fenômeno de deposição foi analisado numericamente. O modelo de deslizamento foi utilizado para prever o fluxo multifásico e a deposição de parafina foi determinada a partir de um modelo de convecção. Este modelo previu com precisão as taxas de deposição de escala de laboratório em regime de fluxo laminar e turbulento. A taxa de deposição de parafina apresentou uma boa concordância com os resultados do software comercial OLGA. A comparação com a produção de petróleo de um poço real foi modelado, e bons resultados foram obtidos no impacto da queda de pressão devido à redução da área seção transversal causada pela deposição de parafina progressiva na parede do tubo. Os resultados deste trabalho mostraram uma boa consistência física e um acordo razoável com os dados experimentais e de campo comparados.Highly waxy crude oils can cause significant operational problems such as blockage of a pipeline due to the precipitation and deposition of select wax components during the production and transportation of the crude oil. The cost of wax management is enormous and rapidly increasing because of increased oil production in deep sea areas. Wax management costs can be significantly reduced if wax deposition in pipeline can be accurately predicted. In this research, the wax deposition phenomenon was numerically investigated. The drift flux model was employed to predict the multiphase flow and the wax deposition was determined based on a convective model. This model accurately predicted the deposition rates for lab scale under laminar and turbulent flows. The wax deposition rate presented a good agreement with the results of commercial software OLGA. A comparison with an existing oil production well was performed, and good results were obtained in the impact in pressure drop due to cross section area reduction caused by progressive wax deposition on the pipe wall. The results of this work showed a good physical consistency and a reasonable agreement with the compared experimental and field data.
7
Metri, Prashant G. "Mathematical Analysis of Forced Convective Flow Due to Stretching Sheet and Instabilities of Natural Convective Flow." Doctoral thesis, Mälardalens högskola, Utbildningsvetenskap och Matematik, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mdh:diva-35222.
Full textAbstract:
The investigations presented in the thesis are theoretical studies of magnetohydrodynamic flows, heat and mass transfer in Newtonian/non-Newtonian cooling liquids, due to horizontal/vertical stretching sheet. The theoretical studies include the effect of magnetic field, uniform and non-uniform heat source/sink (flow and temperature dependent heat source/sink) effects. The considered problems include flow of viscous fluids in the presence of applied magnetic field and electric field with first order chemical reactions. The viscous incompressible Newtonian fluid flow in porous medium with Darcy-Forchheimmer model, electrically conducting fluid and nanofluid is studied. We introduce innovative techniques for finding solutions of highly nonlinear coupled boundary value problems such as Runge-Kutta method, Perturbation method and Differential Transform Method (DTM). Chapter 1-2 gives a brief introduction. Chapter 3 focuses on Lie group analysis of MHD flow and heat transfer over a stretching sheet. The effects of viscous dissipation, uniform heat source/sink and MHD on heat transfer are addressed. In Chapter 4-6 we examined the laminar flow, thermocapillary flow of a nanoliquid thin film over an unsteady stretching sheet in presence of MHD and thermal Radiation in different situations. An effective medium theory (EMT) based model is used for the thermal conductivity of the nanoliquid. Metal and metal oxide nanoparticles are considered in carboxymethyl cellulose (CMC) - water base liquid. In Chapter 7-9 we analyzed, heat and mass transfer in MHD, mixed convection, viscoelastic fluid flow, non-Darcian flow due to stretching sheet in presence of viscous dissipation, non-uniform heat source/sink and porous media have been investigated in different situations. MHD and viscous dissipation have a significant influence on controlling of the dynamics. In Chapter 10 the linear stability of Maxwell fluid-nanofluid flow in a saturated porous layer is examined theoretically when the walls of the porous layers are subjected to time-periodic temperature modulations. A modified Darcy-Maxwell model is used to describe the fluid motion, and the nanofluid model used includes the effects of the Brownian motion. The thermal conductivity and viscosity are considered to be dependent on the nanoparticle volume fraction. In Chapter 11 we studied MHD flow in a vertical double passage channel taking into account the presence of the first order chemical reactions. The governing equations are solved by using a regular perturbation technique valid for small values of the Brinkman number and a DTM valid for all values of the Brinkman number.
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Hudjetz, Stefan. "Experimental investigation of heat exchange between thermal mass and room environments." Thesis, De Montfort University, 2012. http://hdl.handle.net/2086/9021.
Full textAbstract:
The different technologies of passive cooling concepts have to rely on a good thermal coupling between a building's thermal mass and indoor air. In many cases, the ceiling is the only surface remaining for a good coupling. Further research is necessary to investigate discrepancies between existing correlations. Therefore, the overall aim of the work described in this thesis is the investigation of heat transfer at a heated ceiling in an experimental chamber. Acoustic baffles obstruct the surface of the ceiling and impede heat transfer. However, there is nearly no published data about the effect of such baffles on heat transfer. Available results from simulations should be verified with an experimental investigation. Consequently, one of the primary aims of this work was to experimentally determine the influence of such acoustic baffles. A suitable experimental chamber has been built at Biberach University of Applied Sciences. The thesis describes the experimental chamber, the experimental programme as well as results from five different test series. With a value of ±0.1Wm⁻²K⁻¹ for larger temperature differences, uncertainty in resulting convective heat transfer coefficients for natural convection is comparable to that of results from an existing recent experimental work often recommended for use. Additionally, total heat transfer (by convection and radiation) results are presented. Results are given for natural, forced and mixed convection conditions at an unobstructed heated ceiling. Furthermore, results for acoustic baffles in both an unventilated and a ventilated chamber are shown. Natural convection results show a very good agreement with existing correlations. Under mixed convection conditions, convective heat transfer at an unobstructed ceiling decreases to the limiting case described by natural convection. Installation of acoustic baffles leads to a reduction in total heat transfer (convection and radiation) between 20% and 30% when compared to the case of an unobstructed ceiling.
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MagalhÃes, Madson Linhares. "Modeling and simulation of process of drying convective using differential model diffusive - convective solved by method of numerical finite volumes." Universidade Federal do CearÃ, 2016. http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=16573.
Full textAbstract:
The consumption of energy is a main factor that determines the viability of any industrial process. Thermal dehydration is responsible for a high consumption of energy. In developed countries, 9 to 25% of the energy consumption of the national industry is attached to thermal dehydration. Thus, studying the dehydration process shows itself very promisor. In biological products, dehydration has a specific importance, the product conservation. The organic matter of the product and its water create a propitious medium for microorganisms proliferation that will deteriorate the product, making the product inappropriate for consumption. In this work, the modeling and simulation of a convective dehydration process using a diffusive-convective differential model solved by the finite volumes numeric method for predicting the behavior of the mean moisture content during the dehydration, defining molecular mass transfer and convective coefficients, and drawing moisture profiles of the interior of the solid. To evaluate the influence of internal and external resistances, the mass transfer Biot number was obtained. The implementation of the models of this work were made in Python using its scientific models for solving differential equations. This tool has been utilized because it is open source, has simple implementation when compared to other programming languages and has performance when performing simulations. As study of cases, experimental data of assisted convective dehydration by ultrasound of apple (Malus domestica L. var Royal Gala) cubes with 8 mm under the following operation conditions: 1, 2, 3 and 5 m/s for dehydration velocities, air flow temperature of 45ÂC and 60ÂC, presence and absence of ultrasound during the dehydration process and presence and absence of the pre-treatment with ultrasounds. The apple cubes of the experiments have 25 Â1g of mass. The dehydration has been performed until the removal of 80% of the initial mass of the cubes. The parameters, diffusivity and mass transfer coefficient, have been adjusted by Levenberg-Marquardt non-linear regression method.
The results obtained in the simulations showed that the implemented model is very promisor, because it represents accurately the process. The values for diffusivity and mass transfer coefficient herein obtained were plausible. The influence of the air flow velocity, temperature and ultrasounds assistance and ultrasounds pre-treatments have been analyzed.O consumo de energia à um fator determinante na viabilidade de qualquer processo industrial. A desidrataÃÃo tÃrmica à responsÃvel por um alto consumo de energia tÃrmica. Em paÃses desenvolvidos, o consumo da energia da indÃstria nacional à atribuÃdo, em mÃdia, entre 9-25% a desidrataÃÃo tÃrmica. Assim, o estudo do processo de secagem se mostra bastante promissor. Em produtos biolÃgicos, a secagem tem uma importÃncia especÃfica, a conservaÃÃo do produto, pois a matÃria orgÃnica do produto e a Ãgua presente nele torna este um local propÃcio para a proliferaÃÃo de micro-organismos que irÃo deteriorar o produto, tornando-o inapropriado para consumo. Neste trabalho, realizou-se a modelagem e simulaÃÃo do processo de secagem convectiva utilizando modelo diferencial difusivo-convectivo resolvido pelo mÃtodo numÃrico dos volumes finitos para predizer o comportamento do conteÃdo de umidade mÃdio durante a secagem de cubos, definir os coeficientes de transferÃncia de massa molecular e convectivo e encontrar os perfis do conteÃdo de umidade no interior do sÃlido. Para avaliar a influÃncia das resistÃncias interna e externa, o nÃmero de Biot de Massa foi obtido. A implementaÃÃo dos modelos deste trabalho foi realizada na ferramenta livre Python utilizando seus mÃdulos cientÃficos de resoluÃÃo de equaÃÃes diferenciais. Esta ferramenta foi utilizada porque à livre, implementaÃÃo simples, quando comparada com outras linguagens e possui alta performance nas simulaÃÃes. Como estudos de caso, utilizaram-se dados experimentais da secagem convectiva assistida por ultrassom de cubos de maÃà (Malus domestica L. var Royal Gala) com 8 mm de aresta nas seguintes condiÃÃes operacionais: velocidades de secagem: 1, 2, 3 e 5 m/s; temperatura do ar de secagem: 45 ÂC e 60 ÂC; presenÃa e ausÃncia de ultrassom durante a secagem; presenÃa e ausÃncia de etapa de prÃ-tratamento com ultrassom. Os cubos de maÃà dos experimentos tinham, em mÃdia, 25Â1 g. A secagem foi realizada atà que as amostras perdessem 80% da massa inicial. Os parÃmetros, difusividade e coeficiente de transferÃncia de massa, foram ajustados por regressÃo nÃo linear pelo mÃtodo de Levenberg-Marquardt. Os resultados obtidos nas simulaÃÃes mostraram que o modelo implementado à promissor, pois representa bem o processo. Os valores obtidos da difusividade e coeficiente de transferÃncia de massa foram plausÃveis. Analisou-se a influÃncia da velocidade do ar de secagem, da temperatura, da assistÃncia do ultrassom no processo e da utilizaÃÃo de uma etapa de prÃ-tratamento com ultrassom no processo de secagem.
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Monnerat, Sandra Mourão. "Desidratação osmotica e secagem convectiva de maçã : transferencia de massa e alterações de estrutura celular." [s.n.], 2009. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/256446.
Full textAbstract:
Orientador: Florencia Cecilia MenegalliTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Made available in DSpace on 2018-08-13T18:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monnerat_SandraMourao_D.pdf: 2359962 bytes, checksum: 3df7969a948ecae9b1a169de42e7087a (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: No presente trabalho investigou-se a desidratação osmótica de maçãs (variedade Fuji), seguida ou não de secagem convectiva com ar quente. Foram determinados perfis de concentração de água e soluto(s) em amostras de maçãs cortadas ao meio e desidratadas osmoticamente em soluções aquosas binárias (30% e 50% de sacarose, p/p) e solução ternária (50% de sacarose e 10% de cloreto de sódio, m/m), sob agitação vigorosa e temperatura constante (27°C). As amostras imersas na solução osmótica durante 2, 4 e 8 h foram fatiadas a partir da superfície plana exposta. A densidade e os teores de água, açúcares totais e redutores e cloreto de sódio foram determinados em cada fatia. O modelo matemático que descreve o transporte de cada espécie estudada (água, sacarose e cloreto de sódio) se baseia na equação de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido. O modelo foi ajustado aos dados experimentais, através do método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson para determinar os coeficientes efetivos de difusão como uma função da concentração, utilizando coordenadas materiais e integrando simultaneamente as equações diferenciais de cada componente (água e sacarose ou água, sacarose e cloreto de sódio). Imagens de microscopia ótica de tecidos tratados osmoticamente, previamente pigmentados com o corante vital vermelho neutro, foram obtidas variando-se a concentração das soluções e o tempo de exposição. Os registros fotográficos retratam alterações da estrutura celular, que variam de acordo com a intensidade do processo de desidratação. A secagem convectiva com ar quente foi realizada em amostras de maçãs cortadas ao meio, frescas e previamente tratadas em solução aquosa de sacarose a 50% p/p durante 4 horas (27°C). Os perfis de umidade foram determinados a partir da superfície, após a exposição da face plana das metades das maçãs ao fluxo de ar quente (60°C ) durante 3, 6, 10 e 24 horas de secagem. O modelo matemático que descreve o transporte da água se baseia nas equações de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido e a concentração inicial não homogênea para o tecido previamente tratado. De maneira similar à desidratação osmótica, a difusividade de água na secagem também foi determinada em função da concentração, utilizando-se o método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson e coordenadas materiais. Obtevese um bom ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais de desidratação osmótica e de secagem. A ordem de magnitude dos coeficientes obtidos para a desidratação osmótica foi uma ou duas vezes menor que de coeficientes de difusão binários de soluções puras de sacarose e de cloreto de sódio. No caso da secagem, o comportamento da difusividade mostrou dependência significativa com a concentração de água. O tecido fresco apresentou coeficientes superiores aos do tecido pré-tratado osmoticamente além de funcionalidades distintas para diferentes tempos de secagem (inferior e superior a 6 horas). O tecido tratado apresentou um comportamento mais estável da difusividade da água no material e foi descrito por uma única função. Este fato está relacionado com as mudanças estruturais ocorridas durante a secagem, mais severas para o tecido fresco em relação ao tecido tratado
Abstract: In this study it was investigated the osmotic dehydration of apples (Fuji variety) followed or not by convective drying with hot air. Concentration profiles were determined for water and solute(s) in samples of apples cut in half and osmotically dehydrated in binary aqueous solutions (30% and 50% sucrose, w/w) and ternary solution (50% sucrose and 10% sodium chloride, w/w) under vigorous stirring and constant temperature (27°C). The samples immersed in the osmotic solution for 2, 4 and 8 h were sliced from the exposed flat surface. The density and water, total and reducing sugars and sodium chloride contents were determined in each slice. The mathematical model that describes the transport of each species studied (water, sucrose and sodium chloride) is based on the continuity equation and on the of Fick's diffusion law and considers the tissue shrinkage. The model was fitted to experimental data through the finite difference implicit method of Crank-Nicolson, to determine the effective diffusion coefficients as a function of concentration, using material coordinates and integrating simultaneously the differential equations of each component (water and sucrose or water, sucrose and sodium chloride). Light microscopy images of osmotically processed tissues previously pigmented with the vital dye neutral red, were obtained, varying the concentration of solutions and time of exposure. The photographic records show changes in cellular structure, which vary with the intensity of the dehydration process. The convective air drying was carried out on samples of apples cut in half, fresh and treated in aqueous solution of sucrose to 50% w/w for 4 hours (27°C). The moisture profiles were determined from the surface, after exposure of the flat face of half of the apples to the flow of hot air (60 ° C) during 3, 6, 10 and 24 hours of drying. The mathematical model that describes the water transport is based on the continuity equation, the Fick's diffusion law, the tissue shrinkage and the nonhomogeneous initial concentration of the previously treated tissue. Similarly to the osmotic dehydration, the water diffusivity in drying was also determined in terms of concentration, using the finite difference implicit method of Crank-Nicolson and coordinated materials. It was possible to obtained a good fit of mathematical models to experimental data of osmotic dehydration and drying. The order of magnitude of the coefficients obtained for the osmotic dehydration was one or two times lower than diffusion coefficients of pure binary solutions of sucrose and sodium chloride. For drying, the behavior of diffusivity showed significant dependence with the concentration of water. The fresh tissue showed coefficients greater than the osmotically pre-treated tissue than it needs distinct functions for different times of drying (and less than 6 hours). The treated tissue showed a more stable behavior of the water diffusivity in the material and was described by a single function. This fact is related to the structural changes during drying, more severe for the fresh tissue than for the treated tissue
Doutorado
Doutor em Engenharia de Alimentos
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Ahn, Hee Seok. "Heat transfer enhancement in single-phase forced convection with blockages and in two-phase pool boiling with nano-structured surfaces." Texas A&M University, 2003. http://hdl.handle.net/1969.1/5869.
Full textAbstract:
The first study researched turbulent forced convective heat (mass) transfer down-
stream of blockages with round and elongated holes in a rectangular channel. The
blockages and the channel had the same cross section, and a distance equal to twice
the channel height separated consecutive blockages. Naphthalene sublimation experiments were conducted with four hole aspect ratios (hole-width-to-height ratios) and
two hole-to-blockage area ratios (ratios of total hole cross-sectional area to blockage
area). The effects of the hole aspect ratio, for each hole-to-blockage area ratio, on the
local heat (mass) transfer distribution on the exposed primary channel wall between
consecutive blockages were examined. Results showed that the blockages with holes
enhanced the average heat (mass) transfer by up to 8.5 and 7.0 times that for fully
developed turbulent flow through a smooth channel at the same mass flow rate, respectively, in the smaller and larger hole-to-blockage area ratio (or smaller and larger
hole diameter) cases. The elongated holes caused a higher average heat (mass) transfer and a larger spanwise variation of the local heat (mass) transfer on the channel
wall than did the round holes.
The second study explored the heat transfer enhancement for pool boiling on
nano-structured surfaces. Experiments were conducted with three horizontal silicon surfaces, two of which were coated with vertically aligned multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) with heights of 9 and 25 ùm, respectively, and diameters between
8 and 15 nm. The MWCNT arrays were synthesized on the two silicon wafers using
chemical vapor deposition. Experimental results were obtained over the nucleate boiling and film boiling regimes under saturated and sub-cooled (5ñC and 10ñC) boiling
conditions. PF-5060 was the test fluid. Results showed that the MWCNT array with
a height of 25 ùm enhanced the nucleate and film boiling heat fluxes on the silicon
surface by up to 380% and 60%, respectively, under saturated boiling conditions, and
by up to 300% and 80%, respectively, under 10ñC sub-cooled boiling conditions, over
corresponding heat fluxes on a smooth silicon surface. The MWCNT array with a
height of 9 ùm enhanced the nucleate boiling heat flux as much as the taller array,
but did not significantly enhance the wall heat flux in the film boiling regime.
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Ho, Son Hong. "Numerical modeling and simulation for analysis of convective heat and mass transfer in cryogenic liquid storage and HVAC&R applications." [Tampa, Fla.] : University of South Florida, 2007. http://purl.fcla.edu/usf/dc/et/SFE0002266.
Full text
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Balistrou, Mourad. "Etude expérimentale et modélisation par la méthode zonale d'un cycle de stérilisation à la vapeur." Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/3160082d-daf1-4ac6-a46c-184c3f82f832.
Full textAbstract:
La stérilisation par la vapeur d'eau occupe une place privilégiée dans l'hygiène hospitalière. L’infection hospitalière ou nosocomiale désigne toute maladie contractée à l'hôpital, due à des micro-organismes qui affectent soit le malade, soit le personnel hospitalier. Les motivations principales de cette étude sont d'éviter les gouttelettes d'eau qui restent collées à la charge à la fin de la stérilisation. Trois axes de recherche ont été développés. Une étude expérimentale sur l'analyse du comportement thermique de l'enceinte du stérilisateur, a permis d'obtenir les profils de température d'un cycle de stérilisation d'instruments chirurgicaux et montrer l'importance des gradients de température dans l'enceinte de stérilisation. Une simulation numérique du champ des vitesses concerne l'étude locale du système d'injection de vapeur. Cette approche a permis d'appréhender le scenario d'écoulement de la vapeur dans la chambre de stérilisation. Un code de calcul du champ thermique, effectué par la méthode zonale, a été développé pour la phase d'injection de vapeur. Dans le domaine médical, les résultats obtenus constituent une première approche sur l'étude des phénomènes de transferts thermiques dans les stérilisateurs à vapeur.
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Ben, Nasrallah Sassi. "Contribution à l'étude des transferts couplés de chaleur et de masse : application aux phénomènes d'évaporation par convection naturelle et du séchage convectif de milieux poreux." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2026.
Full textAbstract:
Etude des phenomenes de transferts couples de chaleur et de masse en milieux poreux et en milieux fluides. En milieu fluide, on s'est interesse aux phenomenes qui prennent lieu lors de l'evaporation par convection naturelle sur une plaque verticale chauffee par un flux variable. En milieu poreux, etude des problemes de formulation des transferts de chaleur et de masse et etude des transferts unidirectionnels lors du sechage convectif d'un milieu poreux prise en compte des effets bidimensionnels sur les transferts dans l'etude du sechage par convection naturelle d'un mur poreux vertical chauffe par un flux constant
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Darolles, Danielle. "Couplages transferts de chaleur et de masse a la surface de materiaux poreux utilises en genie civil lors de sechages en ecoulements turbulents." Toulouse 3, 1987. http://www.theses.fr/1987TOU30080.
Full textAbstract:
Equations du transfert de chaleur dans le milieu poreux, et definition du coefficient d'echange de masse, avec sa relation au coefficient d'echange de chaleur. Dispositif experimental de sechage et caracteristiques mesurees de l'ecoulement. Experiences realisees de sechage et coefficients calcules d'echange de masse a la surface des echantillons, avec comparaison aux resultats obtenus par un modele de simulation monodimensionnel
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Ben, Hassine Nidhal. "Etude numérique d'un écoulement forcé dans un canal horizontal dont la partie inférieure est constituée de boues assimilées à un matériau poreux." Thesis, Perpignan, 2017. http://www.theses.fr/2017PERP0021/document.
Full textAbstract:
Le séchage des boues d'épuration est un problème environnemental actuel, qui n'est pas suffisamment décrit dans la littérature. Par conséquent, ce travail représente une étude numérique des transferts de chaleur et de masse lors du séchage solaire des boues d’épuration. Cette boue est assimilée à un milieu poreux et exposée à un écoulement laminaire de convection forcée à l'intérieur d'un canal horizontal. Les transferts dans le canal et le milieu poreux sont décrits respectivement par les équations classiques de la convection forcée et par le modèle de Darcy-Brinkman-Forchheimer. Une méthode implicite aux différences finies est utilisée pour discrétiser le système d'équations différentielles régissant les transferts. Les systèmes algébriques obtenus sont résolus en utilisant les algorithmes de Gauss, Thomas et Gauss-Seidel. Afin de déterminer la vitesse de séchage, nous associons à ces équations un modèle de cinétique de séchage. Ce modèle est basé sur le concept de la courbe caractéristique. Nous avons particulièrement étudié les effets des conditions climatiques et des conditions relatives à la boue sur les évolutions spatio-temporelles des nombres caractéristiques des transferts ainsi que sur la cinétique de séchage. Le travail est complété par des simulations en utilisant des données météorologiques réelles de la région de Tataouine au sud de la Tunisie. Ces données ont subi un traitement statistique à l’aide de la méthode de Liu et Jordan afin de déterminer la journée type de chaque mois. L’étude de rentabilité du séchoir a montré que la période estivale est la période optimale pour le séchageThe drying of sewage sludge is a current environmental problem, not sufficiently described in the literature. Hence, the aim of this work is a numerical study of heat and mass transfers during solar drying of residual sludge. This sludge is assimilated to a porous medium and exposed to a forced convection laminar flow within a horizontal channel. The transfers in the channel and the porous medium are respectively described by the classic equations of forced convection and the Darcy-Brinkman-Forchheimer model. The implicit finite difference method is used to discretize the governing differential equation system. The algebraic systems obtained are solved using the Gauss, Thomas and Gauss-Seidel algorithms. To determine the drying rate, we associate a drying kinetics model. This model is based on the concept of the characteristic curve. We particularly studied the effects of climatic conditions (temperature, velocity and relative humidity of the ambient air as well as the solar radiation intensity) and the conditions relating to the sludge on the spatio-temporal evolutions of the transfers characteristic numbers as well as on drying kinetics. This work is completed by simulations using meteorological data from the Tataouine region in southern Tunisia. These data were statistically processed using the Liu and Jordan method to determine the typical day of each month. The rentability study of the dryer show that the summer period is the optimum period for drying
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Venezuela, Antonio Luís. "Modelagem analítico-numérica do escoamento laminar convectivo em tubos associada à filtração tangencial." Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-17012011-141704/.
Full textAbstract:
Nesta tese de doutorado é utilizada a técnica híbrida analítico-numérica, conhecida internacionalmente por GITT (Generalized Integral Transform Technique), para modelagem e simulação da equação de conservação das espécies químicas, na investigação do escoamento laminar incompressível, newtoniano e permanente em tubos permeáveis. O escoamento é aplicado ao processo de filtração tangencial com membranas e foram realizados dois estudos relacionados à equação convectiva-difusiva elíptica e parabólica, para as quais são utilizadas as mesmas condições de fronteira. Na modelagem a velocidade na parede permeável é considerada uniforme e os perfis de velocidade para a região de entrada do escoamento são obtidos na literatura. O modelo matemático utiliza originalmente uma expressão para a espessura da camada limite de concentração, com uma metodologia que determina a taxa assintótica, com a qual se estabelece a espessura da camada de concentração. Os resultados são apresentados com análise de convergência através de tabelas e com gráficos para o fluxo transmembrana local e médio, a correlação de Sherwood e a espessura da camada limite de concentração e ainda são comparados com outros resultados e metodologias reportadas na literatura.In this doctoral thesis, the analytical-numerical hybrid technique, internationally known as GITT (Generalized Integral Transform Technique), is used for the modeling and simulation of the equation of chemical species conservation, in the investigation of the incompressible, Newtonian and permanent laminar flow in permeable tubes. The flow is applied to the cross-flow process with membranes and two studies related to the elliptic and parabolic convective-diffusive equation were accomplished, for which the same boundary conditions are used. In the modeling, the velocity on the permeable wall is considered uniform and the velocity profiles for the entrance region flow are obtained from the literature. The mathematical model originally uses an expression for the concentration boundary layer thickness, with a methodology that determines the asymptotic ratio, establishing the concentration boundary layer thickness. The results are presented with convergence analysis through tables and with graphs for the mean local transmembrane flux, Sherwood correlation and the concentration boundary layer thickness, and they are also compared with other results and methodologies reported in the literature.
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Nebrensky, J. J. "Optical measurement of local mass transfer coefficients in naturally convecting systems." Thesis, University of Edinburgh, 1996. http://hdl.handle.net/1842/12709.
Full textAbstract:
The present work covers three main areas. First, several suitable polymers (one-part silicone RTVs, including a certain silicone sealant and Dow Corning's DC 734) and swelling agents (aliphatic esters such as iso-Pentyl Ethanoate, iso-Butyl iso-Butanoate and n-Pentyl Propanoate; alkanes including n-Nonane and n-Decane) have been identified, along with effective methods of applying the rubber coatings to both flat and cylindrical substrates. The diffusion properties of these new solvent/polymer systems have also been measured. Also, various aspects of the holographic system have been examined. The fringe visibility problems mentioned above are found to stem from in the incorrect location of the optical diffusing screen and are exacerbated by an apparent design flaw in the thermoplastic holographic camera used by some workers causing the gradual re-localisation of the interference fringes after hologram development. Substantial improvements in the lifetime of the thermoplastic plates for the holocamera has resulted from surrounding the optical system with a simple plastic curtain to keep out airborne dirt and dust. The improved optical system has been used to look at natural convection mass transfer from a vertical plate, using a variety of swelling agents to cover a range of Rayleigh numbers (Ra). For the more volatile solvents the results are in fair agreement with the analytical prediction of Lorenz, Sh=0.411 Ra1/4. For the less volatile swelling agents the measured values are significantly higher than predicted; this is believed to be due to background draughts increasing mass transfer rate. Natural convection from the cylindrical surface of a vertical rod has also been investigated. Other work performed in support of the main project includes the writing of a computer program to produce simulated fringe patterns in various geometries, the demonstration of a novel swollen polymer system using water and gelatin, and the investigation of temperature distributions in vertical rod arrays in free and mixed convection using both thermocouples and liquid crystal thermography.
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Safier, Paul Alan. "Electrically-Driven Natural Convection in Colloidal Suspensions." Diss., Tucson, Arizona : University of Arizona, 2005. http://etd.library.arizona.edu/etd/GetFileServlet?file=file:///data1/pdf/etd/azu%5Fetd%5F1122%5F1%5Fm.pdf&type=application/pdf.
Full text
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Le, Nguyen Lan Phuong. "Effect of gravity on convective condensation at low mass velocity." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30280/document.
Full textAbstract:
Les écoulements diphasiques sont couramment utilisés dans de nombreux domaines dont, en particulier, le domaine spatial. La performance de ces systèmes est entièrement régie par les couplages se produisant entre les écoulements et les transferts de chaleur. Cette particularité a conduit, depuis les dernières décennies, au développement de nombreuses études sur les écoulements diphasiques en microgravité. Afin d'accroître la connaissance sur le comportement thermo-hydraulique de ces systèmes thermiques, la présente étude se focalise sur l'étude de la condensation dans un mini-tube en présence ou non de la force gravitationnelle. Pour étudier l'effet de la gravité sur cette configuration, un premier modèle instationnaire d'écoulement diphasique a été développé. Parallèlement, une analyse des effets de la gravité sur l'hydrodynamique et les transferts thermique a été menée dans deux sections d'essai possédant un diamètre interne commun de 3,4 mm et des vitesses massiques faibles à modérées. La première étude a été réalisée au cours de la 62e campagne de vols paraboliques de l'ESA. Elle a été dédiée à la détermination des coefficients de transfert de chaleur quasi-locaux se produisant à l'intérieur d'un tube de cuivre. Afin de visualiser également les régimes d'écoulement présents, un tube en verre a été inséré au sein de cet échangeur. L'effet de la gravité sur les écoulements et les transferts a ainsi été déterminé. La seconde expérience, menée au sol, a porté sur l'étude d'un écoulement de vapeur descendant au sein d'un tube en saphir placé verticalement. Un protocole de mesure permettant d'obtenir simultanément l'épaisseur du film de liquide ruisselant et le coefficient d'échange local associé a été développéLiquid-vapor two-phase flows have common applications in many fields including space thermal management systems. The performances of such systems are entirely associated to the coupling between thermal and hydrodynamic phenomena. Therefore, two-phase flows in microgravity condition have emerged as an active research area in the last decades. In order to complete the state of the art and to contribute to the increase in the knowledge of hydrothermal behavior of two-phase thermal management systems, the present study was conducted on convective condensation inside a mini tube, both in normal and micro gravity conditions. To analyze the effect of gravity on such flows, a preliminary transient modeling of the two-phase flow has been established. Simultaneously, an experimental investigation was carried out on the hydrodynamic and thermal behaviors of condensation flows in two test sections of 3.4 mm inner diameter at low and intermediate mass velocities. The first experiment was conducted during the 62nd ESA parabolic flights campaign. The test section was made with copper and allowed measurements of the quasi-local heat transfer coefficient. A glass tube was also inserted in the middle of the test section for the visualization of the two-phase flow regime. From this study, the changes in heat transfer coefficient and flow regime according to gravity variations were determined. The second experiment was carried out on ground in a sapphire tube installed vertically considering downward flow. The set-up was designed in order to measure simultaneously the local heat transfer coefficient and the thickness of the liquid film falling down along the tube wall
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Kawai, Shunsuke. "Numerical Analysis on Free Convection and Mass Transfer Phenomena in Electrochemical System." 京都大学 (Kyoto University), 2009. http://hdl.handle.net/2433/88043.
Full textAbstract:
Kyoto University (京都大学)0048
新制・課程博士
博士(工学)
甲第15006号
工博第3180号
新制||工||1478(附属図書館)
27456
UT51-2009-R730
京都大学大学院工学研究科機械理工学専攻
(主査)教授 木田 重雄, 教授 稲室 隆二, 教授 中部 主敬
学位規則第4条第1項該当
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Koski, Jennifer Rose. "Radiatively induced ignition of PMMA in the presence of forced convection." Thesis, Georgia Institute of Technology, 1993. http://hdl.handle.net/1853/15886.
Full text
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Breitmeyer, Ronald J. "Thermal convection in laboratory-scale porous media." abstract and full text PDF (free order & download UNR users only), 2006. http://0-gateway.proquest.com.innopac.library.unr.edu/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:1438927.
Full text
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Nganhou, Jean. "Etude des transferts de chaleur et de matiere en convection forcee dans une operation de sechage en lit epais de produits agricoles tropicaux : application aux feves de cacao." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2268.
Full textAbstract:
On envisage deux types de configuration du systeme de sechage suivant la nature du generateur d'air chaud. Dans la premiere configuration, le sechoir est ventile par de l'air chaud sortant d'un capteur solaire du type multi-masse. La seconde configuration utilise un rechauffeur d'air constitue de resistances electriques. Pour chaque sous-systeme de la chaine, on propose une modelisation fine et originale; une etude systematique de l'etat thermique, massique et des performances du systeme de captation multi-passes et du systeme de sechage en fonction des parametres externes et internes est realisee. On envisage aussi l'effet d'un recyclage de l'air sur le comportement dynamique du systeme de sechage. Enfin, une conformation entre les resultats experimentaux obtenus sur un prototype construit et teste en laboratoire avec des resistances electriques permet une validation du modele theorique propose pour le sechage d'un lit epais des feves de cacao
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Beaumont, Fabien. "Analyses expérimentale et numérique de la dynamique des mécanismes convectifs de brassage du fluide et de désorption du CO2 appliquées à l’œnologie du champagne." Thesis, Reims, 2014. http://www.theses.fr/2014REIMS015.
Full textAbstract:
Lorsqu'un verre libère trop rapidement le gaz qu'il contient, la disparition des arômes véhiculés par la bulle est soudaine et irrémédiable. Ainsi, la connaissance des mécanismes physiques à l'origine de la libération du CO2 dans un verre de champagne doit permettre de mener à une forme de verre propice à un épanouissement des arômes et à une effervescence durable. La contribution des processus convectifs de brassage du vin sur la désorption du CO2 demeure assez mal connue. Pour approfondir notre compréhension de ces aspects, nous analysons les processus de libération du dioxyde de carbone au cours d'une dégustation. La démarche adoptée dans cette thèse consiste à étudier les mécanismes de transferts de masse (nucléation, diffusion, évaporation) entre les phases liquide et gazeuse. Par le biais de méthodes expérimentales (tomographie laser, PIV, thermographie IR) et numérique (code CFD), nous réalisons le suivi de l'évolution instationnaire de l'écoulement diphasique dans un verre de champagne. Nous mettons en évidence un écoulement complexe, composé de multiples instabilités hydrodynamiques. Les résultats montrent également que la libération du CO2 dépend intimement de la forme du verre et de la température de service du vin. En mettant en évidence le rôle de la forme du verre sur la libération du CO2, ces travaux ont permis d'améliorer la connaissance des paramètres qui affectent ou favorisent l'effervescence au cours d'une dégustation. Ces conclusions devront être confirmées par un panel de dégustation pour montrer que la libération des arômes est étroitement liée à la forme du verre qui reçoit le vinWhen a glass releases too quickly his dissolved gas, the loss of the aromas carried by the bubbles is sudden and irreversible. So, the knowledge of the physical mechanisms at the origin of CO2 release in a glass of champagne should lead to a glass shape conducive to aromas development and at a sustainable effervescence.The contribution of mechanisms of admixture of the wine on the CO2 desorption in a glass of champagne remains still unknown. To deepen our understanding of these aspects, we analyze the carbon dioxide release processes in tasting conditions. The approach adopted in this thesis consists in studying the mass transfer mechanisms (nucleation, diffusion, evaporation) between the liquid and gaseous phase. By experimental (laser tomography, PIV, IR thermography) and numerical ways (CFD), we follow the unsteady evolution of the two phase flow in a champagne glass. We highlight a complex flow, composed of multiple hydrodynamic instabilities. The results show also that the CO2 release strongly depends on the glass shape and on the wine temperature.By highlighting the glass shape on the carbon dioxide release, these works allowed to improve the parameters knowledge which affect or favor the effervescence process in tasting conditions. These conclusions must be confirmed by a tasting panel to show that the aromas release is closely related to the glass shape
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Aglat, Fabienne. "Transfert de masse par impact de jets sur une plaque : application au réchauffage de tôles par analogie chaleur/masse." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL012N.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude des transferts de masse et de chaleur sur une plaque impactée par des jets. La bibliographie qui traite de l'influence de divers paramètres géométriques et dynamiques sur les transferts, ne répond pas totalement au problème spécifique de réchauffage de tôles au défilé. Malgré une dispersion importante entre les résultats des différents auteurs, on peut cependant en tirer la valeur optimale des paramètres nécessaires à la construction d'une maquette. Cette dernière, construite sur une similitude de Reynolds, permet de travailler en eau et d'utiliser la méthode polarographique pour étudier tant l'écoulement dynamique que les transferts de masse. L’étude dynamique limitée à la proximité de la paroi donne une vision réaliste des structures d'écoulement. On note qu'entre les deux recirculations induites par les jets, apparaissent deux tourbillons contrarotatifs. On remarque, d'une part que le nombre et la position des reprises influencent peu la dynamique, et d'autre part que la vitesse des jets et la nature des orifices (trous ou busettes) sont des paramètres importants. Les évolutions locales des transferts de masse s'expliquent à la lumière de l'étude dynamique. Leur intégration est en bon accord avec les mesures de transfert global. La configuration à busettes donne un transfert de 17% plus élevé que pour les trous. L’analogie masse/chaleur permet de remonter au coefficient d'échange convectif moyen, qui pour Re=5850, vaut 160 W/m2. K et 195 W/m2. K, respectivement pour les trous et les busettes. Il est possible de calculer la part du transfert convectif (2/3) et du transfert rayonne (1/3) dans un système simplifié de ligne de réchauffage. On en déduit des longueurs de chauffe réalistes en fonction de l'épaisseur, de l'émissivité et de la vitesse du produit
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Torres, Alvarez Juan Felipe. "A study of heat and mass transfer in enclosures by phase-shifting interferometry and bifurcation analysis." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2014. http://www.theses.fr/2014ECDL0001/document.
Full textAbstract:
Des questions fondamentales concernant les propriétés de diffusion des systèmes biologiques dans des conditions isothermes et non-isothermes restent en suspens en raison de l’absence de techniques expérimentales capables de visualiser et de mesurer les phénomènes de diffusion avec une très bonne précision. Il existe en conséquence un besoin de développer de nouvelles techniques expérimentales permettant d’approfondir notre compréhension des phénomènes de diffusion. La convection naturelle en cavité tridimensionnelle inclinée est elle-aussi très peu étudiée. Cette inclinaison de la cavité peut correspondre à un léger défaut expérimental ou être imposée volontairement. Dans cette thèse, nous étudions les phénomènes de transport de chaleur et de masse en cavité parallélépipédique, nous intéressant particulièrement à la thermodiffusion en situation sans convection et à la convection naturelle en fluide pur (sans thermodiffusion). La diffusion de masse est étudiée à l’aide d’une nouvelle technique optique, tandis que la convection naturelle est tout d’abord étudiée en détails avec une méthode numérique sophistiquée, puis visualisée expérimentalement à l’aide du même système optique que pour les mesures de diffusion. Nous présentons l’interféromètre optique de haute précision développé pour les mesures de diffusion. Cet interféromètre comprend un interféromètre polarisé de Mach–Zehnder, un polariseur tournant, une caméra CCD et un algorithme de traitement d’images original. Nous proposons aussi une méthode pour déterminer le coefficient de diffusion isotherme en fonction de la concentration. Cette méthode, basée sur une analyse inverse couplée à un calcul numérique, permet de déterminer les coefficients de diffusion à partir des profils de concentration transitoires obtenus par le système optique. Mentionnons de plus que c’est la première fois que la thermodiffusion est visualisée dans des solutions aqueuses de protéines. La méthode optique proposée présente trois avantages principaux par rapport aux autres méthodes similaires : (i) un volume d’échantillon réduit, (ii) un temps de mesure court, (iii) une stabilité hydrodynamique améliorée. Toutes ces méthodes ont été validées par des mesures sur des systèmes de référence. La technique optique est d’abord utilisée pour étudier la diffusion isotherme dans des solutions de protéines : (a) dans des solutions binaires diluées, (b) dans des solutions binaires sur un large domaine de concentration, (c) dans des solutions ternaires diluées. Les résultats montrent que (a) le coefficient de diffusion isotherme dans les systèmes dilués décroit avec la masse moléculaire, comme prédit grossièrement par l’équation de Stokes-Einstein ; (b) la protéine BSA a un comportement diffusif de type sphère dure et la protéine lysozyme de type sphère molle ; (c) l’effet de diffusion croisée est négligeable dans les systèmes ternaires dilués. La technique optique est aussi utilisée (d) dans des solutions binaires diluées non-isothermes, révélant que les molécules d’aprotinin (6.5 kDa) et de lysozyme (14.3 kDa) sont, respectivement, thermophiliques et thermo-phobiques, quand elles sont en solutions aqueuses à température ambiante. Enfin, la technique optique est utilisée pour l’étude de la convection de Rayleigh-Bénard en cavité cubique horizontale. Puisque la convection peut aussi être étudiée de façon réaliste en utilisant les équations de Navier-Stokes, une analyse numérique de bifurcation est proposée, permettant une étude approfondie de la convection naturelle dans des cavités tridimensionnelles parallélépipédiques. Pour cela, une méthode de continuation a été développée à partir d’un code aux éléments finis spectraux. La méthode numérique proposée est particulièrement bien adaptée aux études de convection correspondant à des diagrammes de bifurcation complexes. [...]Fundamental questions concerning the mass diffusion properties of biological systems under isothermal and non-isothermal conditions still remain due to the lack of experimental techniques capable of visualizing and measuring mass diffusion phenomena with a high accuracy. As a consequence, there is a need to develop new experimental techniques that can deepen our understanding of mass diffusion. Moreover, steady natural convection in a tilted three-dimensional rectangular enclosure has not yet been studied. This tilt can be a slight defect of the experimental device or can be imposed on purpose. In this dissertation, heat and mass transfer phenomena in parallelepiped enclosures are studied focusing on convectionless thermodiffusion and on natural convection of pure fluids (without thermodiffusion). Mass diffusion is studied with a novel optical technique, while steady natural convection is first studied in detail with an improved numerical analysis and then with the same optical technique initially developed for diffusion measurements. A construction of a precise optical interferometer to visualize and measure mass diffusion is described. The interferometer comprises a polarizing Mach–Zehnder interferometer, a rotating polariser, a CCD camera, and an original image-processing algorithm. A method to determine the isothermal diffusion coefficient as a function of concentration is proposed. This method uses an inverse analysis coupled with a numerical calculation in order to determine the diffusion coefficients from the transient concentration profiles measured with the optical system. Furthermore, thermodiffusion of protein molecules is visualized for the first time. The proposed method has three main advantages in comparison to similar methods: (i) reduced volume sample, (ii) short measurement time, and (iii) increased hydrodynamic stability of the system. These methods are validated by determining the thermophysical properties of benchmark solutions. The optical technique is first applied to study isothermal diffusion of protein solutions in: (a) dilute binary solutions, (b) binary solutions with a wide concentration range, and (c) dilute ternary solutions. The results show that (a) the isothermal diffusion coefficient in dilute systems decreases with molecular mass, as roughly predicted by the Stokes-Einstein equation; (b) BSA protein has a hard-sphere-like diffusion behaviour and lysozyme protein a soft sphere characteristic; and (c) the cross-term effect between the diffusion species in a dilute ternary system is negligible. The optical technique is then applied to (d) non-isothermal dilute binary solutions, revealing that that the aprotinin (6.5 kDa) and lysozyme (14.3 kDa) molecules are thermophilic and thermophobic, respectively, when using water as solvent at room temperature. Finally, the optical technique is applied to study Rayleigh-Bénard convection in a horizontal cubical cavity. Since natural convection can be studied in more depth by solving the Navier-Stokes equations, a bifurcation analysis is proposed to conduct a thorough study of natural convection in three-dimensional parallelepiped cavities. Here, a continuation method is developed from a three-dimensional spectral finite element code. The proposed numerical method is particularly well suited for the studies involving complex bifurcation diagrams of three-dimensional convection in rectangular parallelepiped cavities. This continuation method allows the calculation of solution branches, the stability analysis of the solutions along these branches, the detection and precise direct calculation of the bifurcation points, and the jump to newly detected stable or unstable branches, all this being managed by a simple continuation algorithm. This can be used to calculate the bifurcation diagrams describing the convection in tilted cavities. [...]
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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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Khakpour, Yasmin. "Numerical and Experimental Study of Heat and Mass Transfer Enhancement using Phase Change Materials." Digital WPI, 2014. https://digitalcommons.wpi.edu/etd-dissertations/241.
Full textAbstract:
Conventional heat transfer enhancement methods have focused on the surface characteristics of the heat-exchanger. The enhancement of heat transfer through altering the characteristics of the working fluid has become a new subject of interest. Micro-encapsulated phase change material (MEPCM) slurries show improved heat transfer abilities compared to single phase heat transfer fluids such as water due to their higher specific heat values in their phase change temperature range. The present work is a numerical and experimental study towards fundamental understanding of the impact of using PCM on thermal and fluid flow characteristics of different single-phase and two-phase heat transfer applications. The mathematical formulation to represent the presence of single and multi-component MEPCM is developed and incorporated into the numerical model for single-phase and two-phase fluid flow systems. In particular, the use of PCM in its encapsulated form for heat transfer enhancement of liquid flow in the presence of evaporation is explored. In addition, an experimental study is conducted to validate the numerical model in a setting of natural convection flow. Finally, the application of PCM in its layered form on the effectiveness of drying of moist porous materials (e.g. paper) is investigated.
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Bielinski, Clément. "Impact of the flow on mass transfer from particles : biomedical applications." Thesis, Compiègne, 2021. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2021COMP2630.
Full textAbstract:
Le transfert de masse à partir de particules présente de nombreuses applications biomédicales, telles que le relargage contrôlé de médicaments, la culture cellulaire, ou encore la conception d’organes bioartificiels. En conditions opérationnelles, les particules sont soumises à des écoulements de fluides de différentes natures, dont l’effet sur le transport du soluté est aujourd’hui encore mal connu. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’effet de l’écoulement sur le transfert de masse à partir de capsules et de fibres cœur-coque. Le cas du relargage d’un soluté par une fibre cœur-coque confinée dans un canal plan et soumise à un écoulement de Poiseuille est étudié à partir de simulations numériques en deux dimensions basées sur la méthode de Boltzmann sur réseau. Les effets combinés de l’écoulement et de la présence de la coque sur le transfert de masse sont analysés sur une large plage de nombre de Reynolds couvrant des écoulements stationnaires et instationnaires. Une corrélation donnant le nombre de Sherwood (le coefficient de transfert de masse adimensionnel) en fonction de la perméabilité de la coque, du nombre de Reynolds, et du nombre de Schmidt est proposée. La perméabilité de la coque est une propriété difficilement mesurable. Les méthodes actuelles de caractérisation ne permettent d’obtenir qu’une perméabilité effective pour l’ensemble de la particule (cœur et coque réunis), et non spécifiquement pour la coque. Une nouvelle méthode de caractérisation est proposée et validée sur des données numériques et expérimentales. Cette méthode consiste à extraire la perméabilité de la capsule par analyse inverse, en ajustant les courbes de relargage avec des solutions de la seconde loi de Fick calculées en une dimension par la méthode des différences finies. Le relargage d’un soluté par une capsule placée dans un écoulement de cisaillement est également analysé par des simulations tridimensionnelles couplant la méthode de Boltzmann sur réseau et la méthode des frontières immergées pour les interactions fluides-structure. L’écoulement améliore significativement l’efficacité du transfert de masse par convection forcée. L’effet des conditions aux limites à la surface de la capsule est examiné. Considérer des conditions aux limites de Dirichlet, comme fait classiquement dans la littérature, conduit à des nombres de Sherwood bien plus élevés que dans le cas de conditions aux limites de continuité, plus adaptées pour modéliser le relargage d’un soluté. La dynamique d’une suspension de capsules déformables en écoulement dans une constriction est aussi étudiée. Un diagramme d’états décrivant la transition entre le passage et le blocage de la constriction par les capsules est déterminé en fonction de leurs propriétés géométriques et mécaniques. Il peut être utilisé, par exemple, afin d’optimiser le design de systèmes microfluidiques dans le but d’améliorer l’efficacité du transfert de masseMass transfer from particles is encountered in many biomedical applications, such as controlled drug delivery, cell culture, or in designing bioartificial organs. In operating conditions, particles are subjected to various flows, whose effect on solute transport is still not well understood and controlled. In this PhD thesis, we study the effect of the flow on mass transfer from core-shell capsules and fibers, using numerical simulations. Solute release from a core-shell fiber confined in a channel and subjected to Poiseuille flow is studied using two-dimensional lattice Boltzmann simulations. The combined effects of the flow and the shell permeability on mass transfer are analyzed over a wide range of Reynolds number covering both steady and unsteady flows. A new correlation giving the Sherwood number (the dimensionless mass transfer coefficient) as a function of the shell permeability, the Reynolds number, and the Schmidt number is proposed. The shell permeability is difficult to measure. Current characterization methods only allow the determination of an effective permeability for the whole particle (core and shell combined), and not specifically the shell permeability. A novel method to characterize capsules shell permeability is proposed and validated on both numerical and experimental data. This method consists in extracting the capsule permeability by fitting the release curves with numerical solutions of Fick’s second law of diffusion computed in one dimension using the finite difference method, by assuming spherical symmetry. Solute release from a capsule placed in a shear flow is also analyzed by the mean of three-dimensional simulations coupling the lattice Boltzmann method and the immersedboundary method for the fluid-structure interaction. The flow is found to enhance the masstransfer efficiency by forced convection. The effect of the boundary conditions set at the surface of the capsule is examined, as well. Considering Dirichlet boundary conditions at the particle surface, as classically done in literature, leads to significantly higher Sherwood numbers as compared to the case of continuity of both the concentration and the mass flux, which is more adapted to model solute release. The suspension dynamics of soft capsules in a microfluidic constriction is also studied. A state diagram describing the transition from capsule passage to blockage is determined as a function of their geometrical and mechanical properties. It can be used, for example, to optimize the design of microfluidic devices in order to enhance the mass transfer efficiency
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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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McFarland, Elizabeth Gramling. "A new method for determining diffusion and convection mass transfer coefficients in the dyeing of textile materials." Diss., Georgia Institute of Technology, 2000. http://hdl.handle.net/1853/12416.
Full text
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Dehghannya, Jalal. "Mathematical modeling of airflow, heat and mass transfer during forced convection cooling of produce in ventilated packages." Thesis, McGill University, 2008. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=115663.
Full textAbstract:
Forced convection cooling process is the most widely used method of cooling to extend shelf life of horticultural produce after harvest. However, heterogeneous cooling of produce inside different parts of ventilated packages is a serious problem. Therefore, it is essential to design packages that facilitate air circulation throughout the entire package to provide uniform cooling. Selection of appropriate combinations of air temperature and velocity for a given vent design is currently done largely by experimental trial and error approach. A more logical approach in designing new packages, to provide uniform cooling, is to develop mathematical models that would be able to predict package performance without requiring costly experiments.In this study, mathematical models of simultaneous airflow, heat and mass transfer during forced convection cooling process were developed and validated with experimental data. The study showed that produce cooling is strongly influenced by different ventilated package designs. Generally, cooling uniformity was increased by increasing number of vents from 1 (2.4% vent area) to 5 (12.1% vent area). More uniform produce cooling was obtained at less cooling time when vents were uniformly distributed on package walls with at least 4.8% opening areas. Aerodynamic studies showed that heterogeneity of airflow distribution during the process is strongly influenced by different package vent configurations. The highest cooling heterogeneity index (108%) was recorded at 2.4% vent area whereas lowest heterogeneity index (0%) was detected in a package with 12.1% vent area.
The magnitudes of produce evaporative cooling (EC) and heat generation by respiration (HG) as well as the interactive effects of EC, HG and package vent design on produce cooling time were also investigated. Considerable differences in cooling times were obtained with regard to independent and simultaneous effects of EC and HG in different package vent configurations. Cooling time was increased to about 47% in a package with 1 vent compared to packages with 3 and 5 vents considering simultaneous effects of EC and HG. Therefore, the effects of EC and HG can be influential in designing the forced-air precooling system and consequently, in the accurate determination of cooling time and the corresponding refrigeration load.
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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
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Al-Farhany, Khaled Abdulhussein Jebear. "Numerical investigations of heat and mass transfer in a saturated porous cavity with Soret and Dufour effects." Thesis, University of Manchester, 2012. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/numerical-investigations-of-heat-and-mass-transfer-in-a-saturated-porous-cavity-with-soret-and-dufour-effects(0ef60c13-d762-4626-81cf-a6674bb8db2c).html.
Full textAbstract:
The mass and thermal transport in porous media play an important role in many engineering and geological processes. The hydrodynamic and thermal effects are two interesting aspects arising in the research of porous media. This thesis is concerned with numerical investigations of double-diffusive natural convective heat and mass transfer in saturated porous cavities with Soret and Dufour effects. An in-house FORTRAN code, named ALFARHANY, was developed for this study. The Darcy-Brinkman-Forchheimer (generalized) model with the Boussinesq approximation is used to solve the governing equations. In general, for high porosity (more than 0.6), Darcy law is not valid and the effects of inertia and viscosity force should be taken into account. Therefore, the generalized model is extremely suitable in describing all kinds of fluid flow in a porous medium. The numerical model adopted is based on the finite volume approach and the pressure velocity coupling is treated using the SIMPLE/SIMPLER algorithm as well as the alternating direction implicit (ADI) method was employed to solve the energy and species equations. Firstly, the model validation is accomplished through a comparison of the numerical solution with the reliable experimental, analytical/computational studies available in the literature. Additionally, transient conjugate natural convective heat transfer in two-dimensional porous square domain with finite wall thickness is investigated numerically. After that the effect of variable thermal conductivity and porosity investigated numerically for steady conjugate double-diffusive natural convective heat and mass transfer in two-dimensional variable porosity layer sandwiched between two walls. Then the work is extended to include the geometric effects. The results presented for two different studies (square and rectangular cavities) with the effect of inclination angle. Finally, the work is extended to include the Soret and Dufour effects on double-diffusive natural convection heat and mass transfer in a square porous cavity. In general, the results are presented over wide range of non-dimensional parameters including: the modified Rayleigh number (100 ≤ Ra* ≤ 1000), the Darcy number (10-6 ≤ Da ≤ 10-2), the Lewis number (0.1 ≤ Le ≤ 20), the buoyancy ratio (-5 ≤ N ≤ 5), the thermal conductivity ratio (0.1 ≤ Kr ≤ 10), the ratio of wall thickness to its height (0.1 ≤ D ≤ 0.4), the Soret parameter (-5 ≤ Sr ≤ 5), and the Dufour parameter (-2 ≤ Df ≤ 2).
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Ibrahim, Adel. "Couplage de la convection naturelle et du rayonnement dans les mélanges gazeux absorbants-émettants." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00463886.
Full textAbstract:
Le travail mené dans le cadre de cette thèse porte sur l'étude de l'impact du rayonnement sur l'écoulement de convection naturelle dans une cavité contenant un mélange gazeux binaire dont un des composants rayonne dans l'infrarouge. Dans le premier chapitre, nous présentons les méthodes numériques utilisées. Elles s'appuient sur un modèle de rayonnement fondé sur la méthode des ordonnées discrètes (pour résoudre l'équation de transfert radiatif dans des conditions spectrales données) et le modèle SLW pour prendre en compte le spectre réel d'absorption du gaz tout en restant dans une approche compacte. Le module radiatif ainsi développé a été implémenté dans le code CFD AQUILON du laboratoire TREFLE (Bordeaux). Dans le deuxième chapitre, l'étude porte sur l'effet du rayonnement en convection de double diffusion dans une cavité contenant des mélanges air-CO2 ou air-H2O. Ici, l'air est traité comme gaz parfaitement transparent dans l'infrarouge et le polluant (CO2 ou H2O) est l'espèce absorbante. L'écoulement obtenu est généré par les forces de poussées d'Archimède lorsque le fluide est soumis simultanément à des variations de température et de concentration. Dans cette configuration, il existe un couplage direct entre les champs thermique et massique à travers les propriétés radiatives de mélange. En effet, les variations de concentration de l'espèce absorbante (CO2 ou H2O) modifient localement les propriétés d'émission-absorption du fluide et, par conséquent, influencent les sources et les flux d'origine radiative. Ce nouveau type de couplage induit un changement radical de la dynamique de l'écoulement et des transferts associés, notamment en affectant les conditions de stabilité. On montre en particulier que, dans les cas opposants, le rayonnement du gaz favorise le maintien d'instabilités thermosolutales, empêchant l'établissement d'une solution stationnaire. Dans le troisième chapitre, nous nous sommes intéressés à l'effet du rayonnement sur la convection naturelle turbulente dans une cavité remplie d'air à 50% d'humidité (cas représentatif d'une pièce d'habitation, par exemple). Il est tenu compte de la participation radiative de la vapeur d'eau. Les équations de conservation du mouvement et de l'énergie ont été traitées en régime turbulent par une approche LES, à un nombre de Rayleigh de l'ordre de 1,5×109. On montre que, même si la fraction molaire de gaz absorbant est faible (xH20 = 0,0115), le rayonnement de gaz influe sur la thermique et la dynamique de l'écoulement en particulier lorsque les dimensions de la cavité deviennent grandes. En particulier, la stratification thermique au centre de la cavité est atténuée.
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Saboni, Abdellah. "Contribution à la modélisation du transfert de masse entre un gaz et une goutte d'eau." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT043H.
Full textAbstract:
L'étude concerne le transfert de masse entre une goutte d'eau et un gaz toxique, dans une première étape, on traite l'yhdrodynamique et le transfert de masse instationnaire pour une goutte d'eau sphérique en mouvement (diamètre inférieur au milimètre). Des solutions numériques sont obtenues pour les équations aux dérivées partielles décrivant le champ de l'écoulement à l'intérieur et à l'extérieur de la goutte (équations de navier-stokes) et le transport de matière (équation de diffusion-convection). Dans une seconde étape, un modèle paramétré (modèle local) est proposé pour prévoir le transfert de masse dans le cas des gouttes de fort diamètre (diamètre supérieur à un millimètre). Les résultats fournis par ce modèle sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Ces outils sont particulièrement utiles dans la compréhension du phénomène de pluie acide mais aussi pour le dimensionnement des tours à pulvérisation-absorption mises en oeuvre dans la lutte contre la pollution atmosphérique
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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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Yasnou, Viktar. "Development and improvement of the experimental techniques for fluid examination." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2014. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209175.
Full textAbstract:
The aim of the thesis is the development and improvement of the experimental techniques for fluid examination. The thesis consists of two parts and both examine heat and mass transfer in liquids using the optical methods and thermal analysis. The first part deals with the measurement techniques for studying flow patterns and their stability in systems with gas/liquid interface, in particular, in a liquid bridge system. The second part is aimed at the improvement of the existing experimental techniques to study the heat/mass transfer in the mixtures with Soret effect, enclosed in a container.Part A is motivated by preparation of the experiment JEREMI (The Japanese-European Research Experiment on Marangoni Instability) to be performed on the International Space Station (ISS). One of the objectives of the experiment is the control of the threshold of an oscillatory flow in the liquid zone by the temperature and velocity of the ambient gas. The developed set-up for a liquid bridge allows to blow gas parallel to the interface at different temperatures and investigate the effects of viscous and thermal stresses on the stability of the flow. The present study reports on isothermal experiments with moving gas and non-isothermal experiments with motionless gas when the cooling of the interface occurs due to evaporation. The discussion concerning the experimental observations is based on two sources: an interface shape measured optically and the records on thermocouples giving an indication of how temperature and frequency evolve over time.
Part B is related to ground-based studies in course of preparation and realization of the microgravity experiment DCMIX (Diffusion Coefficient in MIXtures). DCMIX project is a series of experiments aimed at measuring of the Soret coefficients in liquid mixtures on the ISS which involves a wide international group of scientists. Two experiments have been recently completed and the third one is under preparation In the course of this thesis all the aspects of the previously existing set-up for measurements of the Soret (thermal diffusion) and diffusion coefficients in binary mixtures were studied, uncertainties were identified and improvements were done to obtain reliable results. The final design has been validated by measuring coefficients in three binary benchmark mixtures and water-isopropanol. The obtained results agree well with literature data.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Moldovan, Stefan Ilie. "Numerical Simulation and Experimental Validation of Fluid Flow and Mass Transfer in an Ammonothermal Crystal Growth Reactor." University of Akron / OhioLINK, 2013. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1366033161.
Full text
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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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Lochon, Hippolyte. "Modélisation et simulation d'écoulements transitoires eau-vapeur en approche bifluide." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4726/document.
Full textAbstract:
Cette thèse traite de la modélisation et de la simulation des écoulements diphasiques transitoires eau-vapeur. Dans de nombreuses installations industrielles, des écoulements monophasiques d'eau liquide sont susceptibles de devenir diphasiques lors de certaines situations transitoires. La modélisation de ces écoulements peut s'avérer délicate car deux phénomènes physiques interagissant fortement entre eux, le changement de phase et la propagation d'ondes de pression, sont alors à prendre en compte. Une approche bifluide statistique, ne supposant aucun équilibre entre les phases, est utilisée afin de modéliser de tels écoulements. Les modèles obtenus sont de type convection-source et s'apparentent au modèle de Baer-Nunziato. Différentes lois de fermeture pour ces modèles sont comparées sur des cas expérimentaux de transitoires eau-vapeur tels que les coups de bélier et la dépressurisation d'une tuyauterie d'eau liquide suite à une rupture.La simulation numérique des différents modèles est effectuée grâce à une méthode à pas fractionnaires. Un nouveau schéma de convection, robuste et efficace, capable de gérer toute equation d'état est utilisé dans la première étape de cette méthode. La seconde étape est dédiée au traitement des termes sources et requiert différents schémas implicites. Une grande attention est accordée à la vérification de tous les schémas numériques utilisés grâce à des études de convergence. Une nouvelle modélisation du transfert de masse est également proposée, sur la base de travaux dédiés à la brusque dépressurisation d'eau liquide en approche homogène. La validation du modèle est effectuée grâce de nombreuses comparaisons calcul-expérienceThis thesis deals with the modelling and the computation of steam-water two-phase flows. Liquid water flows are involved in many industrial facilities and a second phase may appear in some transients situations. Thus, pressure wave propagation and mass transfer are physical phenomena that need to be properly included in the modelling of such two-phase flows. A statistical two-fluid approach is used, leading to models similar to the Baer-Nunziato one. They include both convective and source terms without any assumption on the equilibrium between phases. Different closure laws for such models are compared on steam-water transient experiments including water-hammers and fast depressurization of liquid water. The computation of the different models is based on a fractional step method. A new convective scheme, able to deal with any Equation Of State, is used in the first step of the method. When compared with other schemes, it appears to be accurate, efficient and very robust. The second step of the method is dedicated to the treatment of source terms and requires several implicit schemes. Particular attention is paid to the verification of every scheme involved in the method. Convergence studies are carried out on test-cases with analytical solutions to that purpose. Based on existing work on fast depressurization of liquid water in an homogeneous approach, a new formulation of the mass transfer is proposed. Many comparisons between computational and experimental results are detailled in order to validate the models
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Apostolidou, Eleni. "Etude des transferts de chaleur et de matiere lors de la purification du silicium par fusion sous plasma thermique reactif : caracterisation physicochimique du silicium photovoltaique elabore." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066173.
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Ben, Nasrallah Sassi. "Contribution à l'étude des transferts couplés de chaleur et de masse application aux phénomènes d'évaporation par convection naturelle et du séchage convectif de milieux poreux /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37602875z.
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Zeghmati, Belkacem. "Etude du couplage entre les équations de Luikov et celles de la couche limite laminaire en convection naturelle au-dessus d'une plaque plane inclinée." Perpignan, 1988. http://www.theses.fr/1988PERP0053.
Full textAbstract:
Etude de l'influence de la teneur en eau initiale du materiau de sa structure, des conditions ambiantes et de l'inclinaison de la plaque sur les transfert de chaleur et de masse dans la couche limite et le materiau poreux non sature
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Gérard, Benoit. "Modélisation 3D des transferts de chaleur et de fluide dans les formations sédimentaires : application aux réacteurs d'Oklo (Gabon)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL047N.
Full textAbstract:
Un outil numérique de modélisation 3D des équations aux dérivées partielles (EDP) de type convection-diffusion a été implémenté. Cet outil intègre dans sa conception les particularités des objets géologiques, à savoir des formes géométriques complexes, l'hétérogénéité des propriétés et les non linéarités éventuelles de comportement. Il s'appuie sur des maillages et des représentations volumiques élaborés par le modeleur GOCAD. Cet outil permet notamment de traiter des problèmes 3D de transfert thermique, d'écoulement des fluides et de transport d'éléments chimiques de manière couplée ou non pour des problèmes transitoires ou stationnaires à géométrie fixe. Ce code a été appliqué à la modélisation numérique des réactions naturelles de fissions qui se sont produites il y a 2 Ga dans certaines zones du gisement d'uranium d'Oklo (Gabon). Cette étude prend en compte les aspects thermiques, les circulations de fluides et la modélisation des phénomènes de dissolution/précipitation de la silice dans et autour des réacteurs. Cette étude montre que, la perturbation thermique induite par les réactions est restreinte, que les circulations de fluides n'ont pas eu de répercutions importantes sur le développement de la perturbation thermique, que la puissance thermique et le régime global des circulations fluides ont contrôlé le transfert de silice observé dans le champ proche des réacteurs ainsi que leur développement au cours du temps.
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Chettaf, Aïssa. "Contribution à l'étude du séchage par rayonnement infrarouge : Application au séchage en couche mince d'une enduction." Valenciennes, 1994. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/9a259158-201e-4807-bac7-56fdaf6a482b.
Full textAbstract:
Dans cette étude, nous nous intéressons particulièrement au séchage d'une enduction (colle à eau) soumise à des contraintes radiatives et convectives. L'apport d'énergie nécessaire à la vaporisation du solvant provient essentiellement d'un émetteur de rayonnement infrarouge. Dans un premier temps, nous avons procédé à la caractérisation physico-chimique du produit, en l'occurrence une colle à papier. Quelques propriétés intrinsèques ont été déterminées au laboratoire pour être utilisées dans une modélisation des transferts de matière et de chaleur et enfin le choix de l'émetteur infrarouge utilisé dans toutes nos opérations de séchage. Dans une deuxième partie, l'émetteur infrarouge a fait l'objet d'une caractérisation thermique. La technique utilisée est la thermographie infrarouge pour déterminer le champ de température de la plaque. A partir du champ de température, nous avons résolu numériquement l'équation inverse du bilan énergétique pour déterminer les densités de flux. L'analyse des résultats expérimentaux de séchage nous a permis de vérifier la validité du modèle, purement diffusif, décrivant d'une manière satisfaisante le comportement de la colle. Les résultats de caractérisation de l'émetteur nous ont permis de déterminer la disposition géométrique de plusieurs émetteurs afin d'avoir un séchage relativement homogène sur tout le produit. L'ensemble des résultats est utilisé pour concevoir une installation de séchage par rayonnement infrarouge qui sera expérimentée sur site industriel.
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Mechergui, Olfa. "Etude numérique des transferts de masse et de chaleur en convection naturelle dans un canal : influence de la forme de la paroi." Thesis, Perpignan, 2017. http://www.theses.fr/2017PERP0020/document.
Full textAbstract:
Le présent travail apporte une contribution à la compréhension des mécanismes des transferts combinés de chaleur et de masse en convection naturelle lors de l’évaporation d’un film liquide d’eau d’épaisseur négligeable dans un canal vertical ondulé. L’écoulement est laminaire et bidimensionnel. Les équations régissant le phénomène sont résolues à l’aide d’une méthode aux volumes finis et le traitement du couplage vitesse-pression est réalisé par la méthode de projection. Les influences de la densité de flux de chaleur, de la température ainsi que l’humidité de l’air à l’entrée et la forme de la paroi du canal sur les transferts sont étudiées. Les résultats sont présentés sous la forme de ligne de courant, d’isothermes et d’iso-concentrations.Les simulations numériques effectuées ont permis l’étude détaillée de la structure de l’écoulement ainsi que des champs thermiques et massiques. Nous représentons également, les nombres de Nusselt et de SherwoodThe present work is a contribution to the understanding of the mechanisms of combined heat and mass transfers in natural convection during the evaporation of a liquid film with negligible thickness in a wavy vertical channel. The flow is laminar and two-dimensional. The equations governing the phenomenon are resolved using the finite volumes method and the treatment of the coupling between velocity and pressure is carried out by the projection method. The influences of the heat flux density, the temperature and the humidity of the inlet air and the shape of the channel wall on the transfers are studied. The results are presented in the form of cstreamlines, isotherms and iso-concentrations.The numerical simulations carried out have allowed the detailed study of the flow structure as well as the thermal and mass fields. We also represent the Nusselt and Sherwood numbers
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Moukarzel, Camille. "Modélisation mathématique des transferts de masse et de chaleur dans des fours de verre plat." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1208.
Full text
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Ben, Khelifa Nabil. "Étude numérique et analytique de la convection naturelle au sein d’un fluide non newtonien confiné dans une cavité." Amiens, 2012. http://www.theses.fr/2012AMIE0113.
Full textAbstract:
Ces travaux de doctorat rapportent une étude numérique et analytique de la convection naturelle au sein d’une cavité remplie par un fluide non newtonien. Il s’agit d’une configuration géométrique rectangulaire contenant ou non une matrice poreuse. Les écoulements convectifs sont induits par des conditions aux limites thermiques et solutales de type Neumann (flux constants de chaleur et de concentration) imposées sur les parois actives de la cavité. Deux types de fluide ont été étudiés : fluide non newtonien pur ou binaire. Un modèle rhéologique de type loi de puissance a été utilisé pour modéliser le comportement non newtonien du fluide. Pour étudier les aspects fondamentaux de divers problèmes en transfert de chaleur et de masse combinés, aussi pour mener à bien ces travaux, un code de calcul numérique, basé sur la méthode des différences finies, a été adopté et un modèle analytique de type écoulement parallèle valable pour les couches minces (A>>1) a été développé. L’influence du nombre de Rayleigh R (ou Rα), du rapport des forces de volumes d’Archimède φ , du nombre de Lewis Le, du paramètre α définissant la convection induite par double diffusion (α = 0) ou la convection induite par effet Soret (α = 1) et de l’indice de la loi de puissance n sur l’intensité de transfert de chaleur et de masse a été étudiée. Les effets des paramètres de contrôle sur le transfert de chaleur et de masse par convection prédits par la méthode analytique ont été comparés avec les résultats numériques obtenus en résolvant le système d’équations couplées régissant le problème. Un bon accord a été trouvé entre les résultats numériques et analytiques. Le modèle analytique a permis la prédiction explicite des nombres de Rayleigh supercritiques et sous critiques marquant la naissance des mouvements convectifs. Pour un fluide dilatant (n >1), contrairement au cas d'un fluide newtonien (n =1), les résultats obtenus ont montré que la convection est possible pour toute valeur du nombre de Rayleigh supérieure à zéro. Pour un fluide pseudoplastique (n <1), le nombre de Rayleigh supercritique pour l'apparition du mouvement est R sup TC= ∞. Les champs d’écoulement, de température et de concentrations, pour la convection à amplitude finie, ont été également prédits de façon explicite en termes des paramètres de base du problème. Dans la limite d’un écoulement de type couche limite une analyse en ordre de grandeur des phénomènes de transfert de chaleur et d’espèces a été menée dans le cas d’une cavité verticaleThis thesis deals with a numerical and analytical study of natural convection in a cavity filled with a non-Newtonian fluid. Neumann boundary conditions for temperature are applied to the active walls of the enclosure, while the two other ones are assumed impermeable and insulated. This study concerns a shallow enclosure filled or not with a porous matrix. The porous medium considered here is modeled according to the Darcy’s formulation. The differential equations describing the physical model are formulated in a standard manner assuming the validity of the Boussinesq approximation. A power law model is used to characterize the non-Newtonian fluid behaviour of the saturating fluid. Both double-diffusive convection (α = 0) and Soret-induced convection (α = 1) are considered. In the case of a vertical enclosure, a scale analysis is presented for the two extreme cases of heat-driven and solute-driven natural convection. The governing parameters of the problem under study are the Rayleigh number R (or Rα), the power-law index n, the aspect ratio of the cavity A, Prandtl number Pr, Lewis number Le, buoyancy ratio φ and parameter α. An analytical solution, valid for shallow horizontal enclosures (A>>1), is derived on the basis of the parallel flow approximation. It is demonstrated that, for shear-thinning fluids (n <1), the onset of convection is subcritical. For shear thickening fluids (n>1), convection is found to occur at a supercritical Rayleigh number equal to zero. The effects of the non-Newtonian behavior on the fluid flow, temperature field and heat transfer are discussed in terms of the governing parameters. In the range of the governing parameters considered in this study, a good agreement is found between the analytical predictions and the numerical results obtained by solving the full governing equations