ETUDE DE TRANSFERTS DE CHALEUR PAR CONDUCTION, CONVECTION ET RAYONNEMENT COUPLES DANS DES MILIEUX SEMI-TRANSPARENTS FLUIDES OU POREUX. ELABORATION DE MODELES DE SIMULATION EN GEOMETRIE BIDIMENSIONNELLE PDF Download
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Author: NADIM.. EL WAKIL Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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CE TRAVAIL EST UNE ETUDE NUMERIQUE DES TRANSFERTS DE CHALEUR COUPLES DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENTS GRIS EN GEOMETRIE BIDIMENSIONNELLE RECTANGULAIRE. APRES UN BREF RAPPEL DES EQUATIONS DU TRANSFERT RADIATIF, COMPLETE PAR UN APERCU GENERAL SUR LES DIFFERENTES METHODOLOGIES FREQUEMMENT UTILISEES POUR RESOUDRE CES EQUATIONS, NOUS AVONS CHOISI LA METHODE DES ORDONNEES DISCRETES (SN) QUI A CONNU TRES RECEMMENT BEAUCOUP DE SUCCES EN RAISON DE SA PRECISION AINSI QUE DE SA COMPATIBILITE AVEC LA MODELISATION DES AUTRES MODES DE TRANSFERT DE CHALEUR. NOUS AVONS DEVELOPPE CETTE METHODE DANS LE CAS DES MILIEUX A DIFFUSION ANISOTROPE. AFIN D'ELIMINER CERTAINES ABERRATIONS NUMERIQUES OBSERVEES LORS DE SA MISE EN UVRE, NOUS AVONS PROPOSE, DANS LE PREMIER CHAPITRE DU MEMOIRE, UNE NOUVELLE VERSION QUE NOUS AVONS TESTES PAR COMPARAISON AVEC D'AUTRES METHODES TRES PRECISES ET DE REFERENCE. ENSUITE NOUS AVONS ADOPTE L'APPROXIMATION S4 POUR L'ETUDE DE COUPLAGES OU L'ON A EFFECTUE UNE ANALYSE SYSTEMATIQUE CONCERNANT L'INFLUENCE DES DIFFERENTS PARAMETRES RADIATIFS DU MILIEU, AINSI QUE DES CARACTERISTIQUES DE SES SURFACES FRONTIERES. COMMENCANT PAR LE COUPLAGE DE LA CONDUCTION AVEC LE RAYONNEMENT DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, OU NOUS AVONS ADOPTE LA METHODE DES VOLUMES DE CONTROLE POUR RESOUDRE L'EQUATION DE LA CHALEUR, NOUS AVONS POURSUIVI L'ETUDE, DANS LE TROISIEME CHAPITRE, POUR TRAITER UN DOMAINE TRES RAREMENT ABORDE, QUI EST CELUI DU COUPLAGE DE LA CONVECTION NATURELLE ET DU RAYONNEMENT DANS LES MILIEUX POREUX, OU NOUS AVONS UTILISE LE MODELE DE DARCY POUR LA MODELISATION DE LA CONVECTION. FINALEMENT, NOUS AVONS TERMINE L'ETUDE DU COUPLAGE DANS LE QUATRIEME CHAPITRE, CONSACRE AU TRANSFERT COUPLE RAYONNEMENT ET CONVECTION NATURELLE EN REGIME LAMINAIRE DANS LES MILIEUX FLUIDES. DANS CETTE PARTIE NOUS AVONS ADOPTE L'ALGORITHME SIMPLER QUI A CONNU BEAUCOUP DE SUCCES CES DERNIERES ANNEES
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CE TRAVAIL EST UNE ETUDE NUMERIQUE DES TRANSFERTS DE CHALEUR COUPLES DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENTS GRIS EN GEOMETRIE BIDIMENSIONNELLE RECTANGULAIRE. APRES UN BREF RAPPEL DES EQUATIONS DU TRANSFERT RADIATIF, COMPLETE PAR UN APERCU GENERAL SUR LES DIFFERENTES METHODOLOGIES FREQUEMMENT UTILISEES POUR RESOUDRE CES EQUATIONS, NOUS AVONS CHOISI LA METHODE DES ORDONNEES DISCRETES (SN) QUI A CONNU TRES RECEMMENT BEAUCOUP DE SUCCES EN RAISON DE SA PRECISION AINSI QUE DE SA COMPATIBILITE AVEC LA MODELISATION DES AUTRES MODES DE TRANSFERT DE CHALEUR. NOUS AVONS DEVELOPPE CETTE METHODE DANS LE CAS DES MILIEUX A DIFFUSION ANISOTROPE. AFIN D'ELIMINER CERTAINES ABERRATIONS NUMERIQUES OBSERVEES LORS DE SA MISE EN UVRE, NOUS AVONS PROPOSE, DANS LE PREMIER CHAPITRE DU MEMOIRE, UNE NOUVELLE VERSION QUE NOUS AVONS TESTES PAR COMPARAISON AVEC D'AUTRES METHODES TRES PRECISES ET DE REFERENCE. ENSUITE NOUS AVONS ADOPTE L'APPROXIMATION S4 POUR L'ETUDE DE COUPLAGES OU L'ON A EFFECTUE UNE ANALYSE SYSTEMATIQUE CONCERNANT L'INFLUENCE DES DIFFERENTS PARAMETRES RADIATIFS DU MILIEU, AINSI QUE DES CARACTERISTIQUES DE SES SURFACES FRONTIERES. COMMENCANT PAR LE COUPLAGE DE LA CONDUCTION AVEC LE RAYONNEMENT DANS LE DEUXIEME CHAPITRE, OU NOUS AVONS ADOPTE LA METHODE DES VOLUMES DE CONTROLE POUR RESOUDRE L'EQUATION DE LA CHALEUR, NOUS AVONS POURSUIVI L'ETUDE, DANS LE TROISIEME CHAPITRE, POUR TRAITER UN DOMAINE TRES RAREMENT ABORDE, QUI EST CELUI DU COUPLAGE DE LA CONVECTION NATURELLE ET DU RAYONNEMENT DANS LES MILIEUX POREUX, OU NOUS AVONS UTILISE LE MODELE DE DARCY POUR LA MODELISATION DE LA CONVECTION. FINALEMENT, NOUS AVONS TERMINE L'ETUDE DU COUPLAGE DANS LE QUATRIEME CHAPITRE, CONSACRE AU TRANSFERT COUPLE RAYONNEMENT ET CONVECTION NATURELLE EN REGIME LAMINAIRE DANS LES MILIEUX FLUIDES. DANS CETTE PARTIE NOUS AVONS ADOPTE L'ALGORITHME SIMPLER QUI A CONNU BEAUCOUP DE SUCCES CES DERNIERES ANNEES
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PRESENTATION ET COMPARAISON DE 3 METHODES NUMERIQUES (P1, P3, ZONES DE HOTTEL). CHOIX D'UNE METHODE LA PLUS SIMPLE, PERMETTANT D'ABORDER LE COUPLAGE DU TRANSFERT RADIATIAF AVEC LES EQUATIONS DE LA CONVECTION LAMINAIRE DANS UNE CAVITE BIDIMENSIONNELLE THERMIQUEMENT ENTRAINEE
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La simulation numérique des problèmes de transferts définis dans des géométries complexes, est généralement effectuée par des méthodes aux éléments finis ou encore par des méthodes de type Meshless, qui se développent depuis une dizaine d’années. Ce mémoire présente une contribution au développement d'une méthode collocation utilisant l'approximation à moindres carrés pondérés. Les ordres deux, trois et quatre de l'approximation sont d'abord considérés et les résultats qu'ils permettent d'obtenir sont comparés sur des exemples de diffusion et de transport-diffusion. La flexibilité des discrétisations par nuages de points est également discutée. Nous montrons que la méthode peut convenir au traitement de problèmes dans des géométries fractales et à frontière mobile. L'application de la méthode à la résolution des problèmes de convection est ensuite abordée. Nous proposons notamment d'utiliser une formulation en vitesse-vorticité pour traiter les problèmes tridimentionnels. La méthode est validée par comparaison avec des solutions de référence et des résultats relatifs à la convection naturelle dans quelques cavités de formes complexes sont présentés et discutés. La deuxième partie de la thèse a pour objet l'application de la méthode ainsi développée à l'étude de la convection thermomagnétique. Il s'agit ici des écoulements de convection dans un fluide paramagnétique(tel que l'air) en présence d'un champ magnétique externe en présence ou en absence de pesanteur. L'influence du champ magnétique se traduit dans le cas des fluides paramagnétiques non conducteurs par la génération de forces volumiques de Kelvin dont l'intensité varie avec la température en raison de la dépendance de la susceptibilité magnétique de ces fluides de la température selon la loi de Curie-Weiss. Nous montrons alors qu'en présence de pesanteur, une disposition judicieuse des aimants ou des spires permet d'accélérer ou de freiner les écoulements de convection naturelle. En absence de pesanteur, on montre que la force de Kelvin permet en revanche de générer des écoulements de magnétoconvection
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L'objectif de cette thèse est de contribuer à la simulation numérique des transferts de chaleur par conduction dans les parois, par rayonnement et par convection thermosolutale dans des cavités fermées ou dans des conduites. Dans la plupart des cas pratiques, les trois modes de transfert de chaleur sont fortement couplés lorsque le fluide en mouvement est un mélange de gaz. Le transfert de chaleur par convection naturelle associé à la condensation surfacique dans une cavité à deux dimensions, remplie d'air humide a été étudié numériquement. Les parois verticales, d'épaisseur finie, sont en contact avec une ambiance extérieure froide. La modélisation faiblement compressible permet à la fois de tenir compte de la diminution de la masse du mélange et de la pression thermodynamique. Egalement, une étude de la convection mixte associée à l'évaporation d'un film liquide ruisselant sur les deux parois d'un canal vertical a été menée. Les effets des forces d'Archimède thermique et solutale sur le développement de l'écoulement ont été montrés. Les résultats ont été obtenus en considérant que les propriétés du mélange sont constantes ou basées sur la règle d'un tiers. Deux mélanges binaires de gaz parfaits air-vapeur et air-hexane ont été considérés en vertu de diverses conditions aux limites.
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L'objet de ce travail est l'étude et l'analyse numérique des transferts de chaleur couplés par rayonnement et conduction à travers les milieux semi-transparents. Le modèle utilisé est constitué d'un système de deux équations aux dérivées partielles couplées : l'équation intégro-différentielle du transfert radiatif (ETR), qui a comme inconnue la luminance, et une équation non linéaire de la chaleur régissant la température dans le milieu. Dans le premier chapitre de la thèse, nous détaillons la modélisation avec les hypothèses simplificatrices qu'elle comporte. Dans le second chapitre, nous montrons l'existence et l'unicité du système couplé d'équations en régime stationnaire. Le troisième chapitre est consacré à la résolution numérique des équations en régime stationnaire. Pour résoudre l'ETR, nous discrétisons l'espace angulaire suivant plusieurs directions et nous utilisons une quadrature numérique pour approcher l'intégrale de l'équation. Il en résulte alors un système différentiel linéaire du premier ordre que nous résolvons par trois méthodes différentes. La deuxième équation est résolue à l'aide d'un schéma aux différences finies, associé à une transformation de Kirchhoff. Le couplage entre les deux équations est résolu par une méthode de point fixe. Dans le quatrième chapitre, nous étudions la convergence d'un schéma numérique en régime stationnaire. Dans le cinquième chapitre nous présentons une méthode numérique pour résoudre le système couplé en régime transitoire, d'une part lorsque les températures sont imposées aux frontières et, d'autre part, lorsque le milieu est soumis à des conditions de flux. L'équation de la chaleur est résolue en espace par la méthode des éléments finis P2. Le système différentiel en temps est résolu par une méthode de Runge-Kutta implicite, adaptée aux équations raides. Le dernier chapitre de ce travail analyse les résultats numériques obtenus par la simulation appliquée à un matériau isolant constitué de fibres de silice.
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FORMALISME DU TRANSFERT RADIATIF DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENTS. ETUDE COMPARATIVE DE PLUSIEURS METHODES DE RESOLUTION DE L'EQUATION DU TRANSFERT RADIATIF. L'APPROXIMATION DIFFERENTIELLE BIDIMENSIONNELLE P1 EST RETENUE POUR L'ETUDE DES CAS DE COUPLAGE RAYONNEMENT-CONVECTION. INTERACTION DE LA CONVECTION NATURELLE ET DU RAYONNEMENT DANS UN MILIEU POREUX BIDIMENSIONNEL. LE MODELE RADIATIF EST ASSOCIE A UN SCHEMA DE DIFFERENCES FINIES QUI PERMET DE RESOUDRE LES EQUATIONS DE LA CONVECTION SUR LA BASE DE L'HYPOTHESE DE BOUSSINESQ ET DE LA LOI DE DARCY. INTERACTION DE LA CONVECTION NATURELLE ET DU RAYONNEMENT AU SEIN D'UN FLUIDE SEMI-TRANSPARENT BIDIMENSIONNEL. NOUS PRESENTONS UNE ETUDE PARAMETRIQUE DANS LE CAS D'UN FLUIDE GRIS A DIFFUSION ISOTROPE AVANT DE TRAITER LE CAS DU MILIEU NON GRIS. INTERACTION CONVENTION NATURELLE-RAYONNEMENT DANS UNE CAVITE PARTIELLEMENT OCCUPEE PAR UN MILIEU POREUX SEMI-TRANSPARENT, SANS INTERFACE OPAQUE ET IMPERMEABLE SEPARANT LES DEUX MILIEUX
Author: Anthony Collin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 210
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Ce travail est consacré à la simulation des transferts couplés, rayonnement-conduction-convection dans un milieu gaz-gouttelettes, semi-transparent, non gris, absorbant et diffusant. L'application de ce travail porte sur l'étude des rideaux d'eau utilisés en protection contre les incendies. En vue d'une optimisation, une étude fine des interactions rayonnement - matière est menée. Le but est de contribuer à la compréhension des phénomènes d'interaction, ainsi qu'à la réalisation d'outils prédictifs fiables simulant le comportement de sprays anti-incendie. La description des transferts couplés de masse, quantité de mouvement et d'énergie est faite à partir d'une simulation eulérienne lagrangienne. Le modèle de propagation du rayonnement associe la théorie de Mie, le modèle Ck et une évolution de la méthode de Monte Carlo, nommée MMC 2.2, qui permet de bien prendre en compte la propagation du rayonnement dans un milieu de propriétés radiatives hétérogènes. Cette nouvelle version est validée puis comparée avec les autres techniques de type MMC déjà existantes dans la littérature. Ce travail met ensuite en avant les problèmes de simulations numériques liés à la modélisation 3D du transfert radiatif dans un milieu où la fonction de phase est fortement anisotrope (caractéristique de gouttes d'eau). Une étude complète (dynamique, thermique et rayonnement) permet la validation du code de calcul avec des données expérimentales. Puis, plusieurs configurations sont testées en vue d'améliorer l'atténuation du rayonnement (rampes, augmentation du débit, .). Elles permettent notamment de dégager des pistes de recherche pour l'optimisation de ces dispositifs de boucliers thermiques.
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L'utilisation d'une combustion catalytique dans le milieu fibreux offre un certain nombre d'avantage, soit du point de vue des échanges thermiques, par l'augmentation du rayonnement par rapport à une flamme de gaz, par la diminution des températures maximales, soit du point de vue de la pollution par la réduction des émissions. L'étude des transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement. La modélisation fait appel à une méthode numérique de type différences finies. Deux concepts ont été retenus : celui du milieu à phases découplées qui permet de prendre en compte las caractéristiques des fibres et du gaz. Le transfert radiatif dans ce milieu considéré comme semi-transparent, gris absorbant et diffusant est modélisé pas la méthode dite des harmoniques sphériques (PI). La source thermique est représentée par une cinétique chimique simple prenant en compte cependant les problèmes de diffusion des espèces. Différents conditions aux limites ont été testées permettant, par exemple, de prendre en compte la présence d'une grille à l'entrée du milieu catalytique. Afin de pouvoir comparer les résultats du modèle à la réalité, un banc d'essai a été monté, Les températures ont été mesurées pour les différentes conditions de fonctionnement sur deux types de brûleurs. Ce banc permet aussi de survire en continu l'évolution des teneurs de gaz de combustion.
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HYPOTHESES FONDAMENTALES A L'ORIGINE DE SIMPLICATIONS DES EQUATIONS DE NAVIER STOKES. DESCRIPTION DES DIFFERENTES METHODES DE RESOLUTION NUMERIQUE DES EQUATIONS DE LA CONVECTION NATURELLE DANS UNE CAVITE. ETUDE DE L'INTERACTION ENTRE LA CONVECTION NATURELLE ET LE TRANSFERT RADIATIF A L'AIDE D'UN MODELE REPRESENTANT MIEUX LES CONFIGURATIONS REELLES. ETUDE A L'AIDE DU MODELE CLASSIQUE DE LA CONVECTION NATURELLE DANS UN FLUIDE QUI ABSORBE ET EMET DU RAYONNEMENT THERMIQUE. ETABLISSEMENT D'UNE EQUATION DU TRANSFERT RADIATIF ET METHODES DE RESOLUTION NUMERIQUE DE CELLE-CI
Author: Bruno Bondet de la Bernardie Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 109
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INTRODUCTION AUX METHODES SPECTRALES, METHODES DE GALERKIN, TAU ET COLLOCATION. MISE EN EVIDENCE DES PROBLEMES INTRODUITS PAR LES NON LINEARITES DANS LE CAS D'UNE EQUATION DE TRANSPORT A UNE DIMENSION, L'EQUATION DE BURGERS. ETUDE DE LA PRECISION DE L'APPROXIMATION DE LA SOLUTION. EXTENSION AU CAS DES EQUATIONS DE TRANSPORT A DEUX DIMENSIONS. INTEGRATION DE L'EQUATION DE POISSON AVEC LA METHODE DE TAU ET UNE TECHNIQUE DE DIAGONALISATION MATRICIELLE. INFLUENCE DE LA METHODE RESOLUTION MATRICIELLE SUR LA PRECISION GLOBALE DE LA SOLUTION. EQUATIONS DE LA CONVECTION NATURELLE DANS DES ENCEINTES CARREES VERTICALES POUR DES NOMBRES DE RAYLEIGH RELATIVEMENT MODERES. CONTROLE DE LA VALIDITE DE LA METHODE PAR COMPARAISON AUX SOLUTIONS OBTENUES AVEC LES METHODES AUX DIFFERENCES HERMITIENNES
Author: NADIM.. EL WAKIL
Author: NADIM.. EL WAKIL
Author: ABDESLAM.. DRAOUI
Author: Eyad Dabboura
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Author: Chakib Bouallou
Author: Anthony Collin
Author: Mirti Naim Maalouf
Author: GUY.. LAURIAT
Author: Bruno Bondet de la Bernardie