MODELISATION DES TRANSFERTS THERMIQUES COUPLES CONVECTION-CONDUCTION-RAYONNEMENT DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENTS FLUIDES. DETERMINATION EXPERIMENTALE DES PROPRIETES RADIATIVES DES SILICATES ALUMINO-CALCIQUES A HAUTE TEMPERATURE PDF Download
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ON A ETUDIE PAR MODELISATION LE TRANSFERT COUPLE CONVECTION - CONDUCTION RAYONNEMENT DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENT FLUIDES ET EXPERIMENTALEMENT LES PROPRIETES RADIATIVES DES SILICATES SEMI-TRANSPARENTS FONDUS. LA MODELISATION MATHEMATIQUE A ETE MISE EN OEUVRE POUR DES GEOMETRIES TRIDIMENSIONNELLES EN COORDONNEES CARTESIENNES. POUR LA CONVECTION LAMINAIRE, UNE FORMULATION VOLUMES FINIS A ETE UTILISEE. LES PHENOMENES RADIATIFS SONT DECRITS PAR UNE METHODE MULTIFLUX BASEE SUR UNE DISCRETISATION ANGULAIRE QUI PERMET DE PRENDRE EN CONSIDERATION DES SPECTRES D'ABSORPTION GRIS PAR BANDES. CETTE METHODE DONT LES RESULTATS SONT EN BON ACCORD AVEC LA LITTERATURE EST COMPAREE A LA METHODE D'APPROXIMATION DIFFERENTIELLE P1, MOINS PRECISE. DANS LA PARTIE EXPERIMENTALE, ON A DETERMINE LES SPECTRES D'ABSORPTION INFRAROUGE A HAUTE TEMPERATURE DE SILICATE ALUMINO-CALCIQUE. CES SPECTRES ONT ETE OBTENUS PAR UNE METHODE ORIGINALE DE SPECTROMETRIE D'EMISSION BASEE SUR UNE METHODE D'IDENTIFICATION PARAMETRIQUE. L'INFLUENCE DE LA TENEUR EN OXYDE FERREUX A ETE EXAMINEE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE. ENFIN DEUX EXEMPLES D'APPLICATION SONT TRAITES QUI DONNENT UNE IMAGE SYNTHETIQUE DE L'ENSEMBLE DES TRAVAUX MENES DANS LE CADRE DE CETTE ETUDE.
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ON A ETUDIE PAR MODELISATION LE TRANSFERT COUPLE CONVECTION - CONDUCTION RAYONNEMENT DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENT FLUIDES ET EXPERIMENTALEMENT LES PROPRIETES RADIATIVES DES SILICATES SEMI-TRANSPARENTS FONDUS. LA MODELISATION MATHEMATIQUE A ETE MISE EN OEUVRE POUR DES GEOMETRIES TRIDIMENSIONNELLES EN COORDONNEES CARTESIENNES. POUR LA CONVECTION LAMINAIRE, UNE FORMULATION VOLUMES FINIS A ETE UTILISEE. LES PHENOMENES RADIATIFS SONT DECRITS PAR UNE METHODE MULTIFLUX BASEE SUR UNE DISCRETISATION ANGULAIRE QUI PERMET DE PRENDRE EN CONSIDERATION DES SPECTRES D'ABSORPTION GRIS PAR BANDES. CETTE METHODE DONT LES RESULTATS SONT EN BON ACCORD AVEC LA LITTERATURE EST COMPAREE A LA METHODE D'APPROXIMATION DIFFERENTIELLE P1, MOINS PRECISE. DANS LA PARTIE EXPERIMENTALE, ON A DETERMINE LES SPECTRES D'ABSORPTION INFRAROUGE A HAUTE TEMPERATURE DE SILICATE ALUMINO-CALCIQUE. CES SPECTRES ONT ETE OBTENUS PAR UNE METHODE ORIGINALE DE SPECTROMETRIE D'EMISSION BASEE SUR UNE METHODE D'IDENTIFICATION PARAMETRIQUE. L'INFLUENCE DE LA TENEUR EN OXYDE FERREUX A ETE EXAMINEE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE. ENFIN DEUX EXEMPLES D'APPLICATION SONT TRAITES QUI DONNENT UNE IMAGE SYNTHETIQUE DE L'ENSEMBLE DES TRAVAUX MENES DANS LE CADRE DE CETTE ETUDE.
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 ESSENTIELLEMENT NUMERIQUE CONCERNE L'ETUDE DES TRANSFERTS COUPLES CONDUCTION-CONVECTION-RAYONNEMENT DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENTS. LA METHODE DES ORDONNEES DISCRETES UTILISEE POUR LE MODELE RADIATIF EST D'ABORD EXPOSEE PUIS VALIDEE DANS UN CERTAIN NOMBRE DE CAS TEST EN RAYONNEMENT PUR OU EN COUPLAGE CONDUCTION-RAYONNEMENT. DES RESULTATS ORIGINAUX SONT ENSUITE DONNES DANS DES CONFIGURATIONS CYLINDRIQUES ET ANNULAIRES OU L'INFLUENCE DE QUELQUES PARAMETRES SUR LE TRANSFERT DE CHALEUR EST ANALYSEE. UN MODELE SPECTRAL APPROPRIE EST DEVELOPPE, TESTE, PUIS INTEGRE AVEC LE MODELE RADIATIF DANS UN CODE GENERAL DE CALCUL EN CONVECTION-RAYONNEMENT. DES CONFIGURATIONS TYPIQUES D'ECHANGEURS A VAPEUR D'EAU SONT ANALYSEES OU ON MONTRE LE ROLE DU RAYONNEMENT DU FLUIDE ET CELUI DES PAROIS DANS L'INTENSIFICATION DES ECHANGES THERMIQUES
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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
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LES TRANSFERTS THERMIQUES PAR RAYONNEMENT ET CONDUCTION COUPLES DANS DES MOUSSES ISOLANTES A PORES OUVERTS SONT MODELISES A PARTIR DE LA MORPHOLOGIE DU MATERIAU ET DES PROPRIETES DE SES PHASES SOLIDE ET GAZEUSE. UN MODELE SIMPLE DE TYPE PARALLELE-SERIE A MAILLE CUBIQUE PERMET DE PREDIRE LA CONDUCTIVITE PHONIQUE DE CES MATERIAUX. LES PROPRIETES SPECTRALES VOLUMIQUES D'ABSORPTION, DE DIFFUSION ET LA FONCTION DE PHASE SONT PREDITES, A PARTIR DES DIMENSIONS DES PARTICULES CONSTITUTIVES DE LA STRUCTURE SOLIDE ET DE LEUR REFLECTIVITE HEMISPHERIQUE, PAR UNE APPLICATION COMBINEE DES LOIS DE L'OPTIQUE GEOMETRIQUE ET DE LA THEORIE DE LA DIFFRACTION A CES PARTICULES. CES PROPRIETES SONT ENSUITE UTILISEES DANS UN MODELE DE COUPLAGE CONDUCTION-RAYONNEMENT. LA METHODE DES ORDONNEES DISCRETES OU LE MODELE DE ROSSELAND UTILISE AVEC UN COEFFICIENT D'EXTINCTION CORRIGE ONT ETE SUCCESSIVEMENT ADOPTES POUR RESOUDRE LES EQUATIONS DU TRANSFERT RADIATIF. TROIS TYPES DE MOUSSE DE CARBONE DE POROSITES DIFFERENTES ONT PERMIS DE VALIDER LA MODELISATION. LA REFLECTIVITE DU CARBONE CONTENU DANS CES MATERIAUX EST DETERMINEE PAR UNE METHODE D'IDENTIFICATION (METHODE DE LINEARISATION DE GAUSS) APPLIQUEE A DES DONNEES DE TRANSMITTANCE SPECTRALE BIDIRECTIONNELLE ACQUISES AVEC UN MONTAGE EXPERIMENTAL UTILISANT UN SPECTROMETRE A TRANSFORMEE DE FOURIER. DE PLUS DES EXPERIENCES SUR UN DISPOSITIF DE PLAQUE CHAUDE GARDEE ONT PERMIS DE COMPARER DES RESULTATS DE CONDUCTIVITES GLOBALES EXPERIMENTALES ET THEORIQUES, CONTRIBUANT AINSI A LA VALIDATION DE LA MODELISATION REALISEE
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MODELISATION DES TRANSFERTS COUPLES PAR CONVECTION, CONDUCTION ET RAYONNEMENT, AU SEIN D'UN MILIEU POREUX SEMI-TRANSPARENT CONFINE DANS UNE CAVITE INCLINABLE CHAUFFEE DIFFERENTIELLEMENT. LE TRANSFERT RADIATIF EST EVALUE PAR UN MODELE GRIS A 2 FLUX, LES MOUVEMENTS DE CONVECTION DANS LE MILIEU POREUX ETANT MODELISES SUR LA BASE DE L'HYPOTHESE DE BOUSSINESQ ET DE LA LOI DE DARCY. APPLICATION A LA LAINE DE VERRE. DETERMINATION EXPERIMENTALE DES COEFFICIENTS D'ABSORPTION, DE DIFFUSION ET D'UN PARAMETRE CARACTERISANT LA FORME DE LA FONCTION DE PHASE DE LAINES DE VERRE
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ETUDE DES TRANSFERTS COUPLES CONDUCTION-RAYONNEMENT DANS LES MILIEUX SEMI-TRANSPARENTS NON DIFFUSANTS EN GEOMETRIE PLANE ET POUR DIFFERENTES CONFIGURATIONS D'INTERFACES SUSCEPTIBLES D'ETRE RENCONTREES DANS DES CAS REELS
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Ce mémoire de recherche porte sur l'étude des transferts de chaleur couplés associant rayonnement, conduction et convection. Les milieux semi-transparents, non gris, portés à haute température sont étudiés. Une description fine de la physique des phénomènes mis en jeux, nous a conduits à développer plusieurs modèles numériques applicables à de tels matériaux. La résolution de l'équation du transfert radiatif (ETR), des équations de Navier-Stokes et du bilan d'énergie est menée grâce à la méthode des volumes finis (MVF). Le recours a une quelconque solution analytique est impossible compte tenu de la complexité des problèmes considérés. Toutefois, l'emploi de méthodes numériques implique le choix d'un certain nombre d'approximations nécessaires à la reformulation du problème réel. Que ce soit pour la résolution de l'ETR ou pour les équations de transport, nous avons testés, développé et comparé plusieurs relations de fermeture. La précision et la stabilité de convergence constituent les critères de choix de ces techniques. Dans le cadre de cette étude des transferts de chaleur couplés, un nouveau schéma de différentiation pour l'ETR et une version modifiée du schéma QUICK pour les équations de transport, s'avèrent être les plus efficaces. Les codes de calculs réalisés lors du travail de thèse ont été employés pour simuler le chauffage de bain de verre en fusion. Un modèle complet décrivant le fonctionnement d'un four float, du chargement de la matière première à l'évacuation du verre affiné, achève le mémoire.
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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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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
Author: RINO.. FABRIS
Author: RINO.. FABRIS
Author: NADIM.. EL WAKIL
Author: EL-HADI.. BOUGUERRA
Author: Chakib Bouallou
Author: DOMINIQUE.. DOERMANN
Author: Geneviève Uny
Author: Denis Schwander
Author: Nacer Berour
Author: Fatmir Asllanaj
Author: ABDESLAM.. DRAOUI