Contribution A L’etude De La Convection Naturelle turbulente Dans Un Canal Vertical, Caracterisation experimentale De L’ecoulement Et Etude parametrique Numerique

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

La description des transferts thermo-convectifs (évaluation des débits massiques, destransferts de chaleur) mis en jeu dans des cheminées (cheminées solaires, doubles peaux,espaces sous toiture) est encore mal connue et constitue un enjeu pour l’amélioration dessystèmes passifs. L’étude de ces phénomènes peut être évaluée par la mécanique des fluidesexpérimentale et numérique. La première partie de ce mémoire est consacrée à l’examenapprofondi de la dynamique de l’écoulement dans un canal vertical muni d’un barreaugénérateur de chaleur. Des mesures du champ dynamique par PIV-2D ont permis decomprendre le comportement de l’écoulement de la convection naturelle dans la cheminée etd’apprécier l’influence des conditions limites libres. Des cartographies de vitesse (PIV-2D)ont été établies pour des écoulements de convection naturelle turbulente à des nombres deRayleigh élevés (RaH = 2,5×109 et RaH = 109). L’exploitation des résultats expérimentaux a,entre autre, permis de caractériser la typologie de l’écoulement dans le plan médian et autourdu barreau chauffant, ainsi que le cheminement du fluide dans la cheminée et lescaractéristiques turbulentes dans ce type de géométrie. L’approche numérique adoptée dans cetravail, pour étudier la convection naturelle turbulente, est la simulation des grandes échelles(SGE ou LES en anglais). Cette approche se situe à mi-parcours entre la méthode de calculdirect et la résolution des équations moyennées en temps, de type RANS. L’avantage d’unetelle technique est la réduction appréciable du nombre de points de discrétisation nécessairepar rapport à celui exigé par la méthode de calcul direct, tout en conservant l’aspectdynamique des écoulements. Les résultats obtenus lors de ce travail concernent premièrementl’étude des conditions limites dynamiques à imposer pour des géométries ouvertes avecl’application de la technique LES à différentes configurations de cavités ouvertes en régimeturbulent, afin de caractériser les champs de température et de vitesse et d’en déduire lesgrandeurs intégrales d’intérêt (débit massique adimensionnel,...). Les résultats de ces calculsont été comparés soit à d’autres résultats numériques dans le cadre de benchmarks(benchmark numérique AMETh) ou à nos résultats expérimentaux.

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f4da5c4e-1c0d-4f7d-9235-545d9b386031

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رسائل دكتوراة

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Contribution A L’etude De La Convection Naturelle turbulente Dans Un Canal Vertical, Caracterisation experimentale De L’ecoulement Et Etude parametrique Numerique

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