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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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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CE TRAVAIL A POUR OBJECTIF LA DETERMINATION DES TEMPERATURES SUPERFICIELLES D'UNE PAROI SEMI-TRANSPARENTE SOUMISE A UN RAYONNEMENT PROVENANT D'UNE SOURCE EXTERNE. APRES UNE ANALYSE EN REGIME PERMANENT DU TRANSFERT COUPLE CONDUCTION-RAYONNEMENT DANS UN MILIEU SEMI-TRANSPARENT (M.S.T.) SOLIDE SUPPOSE ABSORBANT, EMISSIF, NON DIFFUSANT ET NON GRIS, LA SUITE DE L'ETUDE EST EFFECTUEE DANS LE CAS D'UN MILIEU FROID ET SE SUBDIVISE EN DEUX PARTIES: LA PREMIERE CONCERNE LA DETERMINATION DES TEMPERATURES DE SURFACE D'UNE PAROI SEMI-TRANSPARENTE DE REFERENCE, A PARTIR DE MESURES EFFECTUEES AVEC TROIS THERMOCOUPLES NOYES DANS LE MATERIAU. LA LOI DE REPARTITION DU CHAMP DE TEMPERATURES EST CELLE FOURNIE PAR L'ANALYSE PRELIMINAIRE DU TRANSFERT COUPLE DANS LE M.S.T. LES PERTURBATIONS ENGENDREES PAR L'ECHAUFFEMENT DES THERMOCOUPLES SOUS L'EFFET DU RAYONNEMENT EXTERIEUR INCIDENT, PENETRANT DANS LE M.S.T., SONT PRISES EN COMPTE. LES TEMPERATURES DE SURFACE AINSI OBTENUES SERVIRONT DE REFERENCES POUR LA SUITE DE L'ETUDE. LA DEUXIEME PARTIE DE CE TRAVAIL CONCERNE LA MISE AU POINT D'UNE TECHNIQUE DE MESURE RADIOMETRIQUE DES TEMPERATURES SUPERFICIELLES DE LA PAROI SEMI-TRANSPARENTE. CETTE TECHNIQUE UTILISE LA VISEE D'UNE CIBLE OPAQUE PLACEE SUR LA SURFACE DU M.S.T. LA DISTRIBUTION DES TEMPERATURES SUPERFICIELLES ETANT PERTURBEE PAR LA PRESENCE DE CETTE CIBLE, LA TECHNIQUE PROPOSEE NE SERA UTILISABLE QUE SI L'ON EST EN MESURE PRECISEMENT D'EVALUER CES PERTURBATIONS. AINSI DEUX METHODES ONT ETE UTILISEES POUR LA RESOLUTION DE CE PROBLEME: L'UNE ANALYTIQUE, UTILISANT DES TRANSFORMEES INTEGRALES ET L'AUTRE PUREMENT NUMERIQUE (DIFFERENCES FINIES). L'ETUDE EXPERIMENTALE A ETE EFFECTUEE DANS UNE CELLULE D'ESSAIS ET EN SITE REEL. ELLE AVAIT POUR OBJET LA VALIDATION, DE LA TECHNIQUE METROLOGIQUE A L'AIDE D'UN RADIOMETRE DE PRECISION, AINSI QUE LA DEFINITION DES LIMITES D'APPLICATION DE CETTE METHODE AVEC DES RADIOMETRES DU C
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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
Author: Yves Jannot Publisher: ISTE Group ISBN: 178405805X Category : Science Languages : fr Pages : 322
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Transfert de chaleur 1 porte sur la conduction et la convection. Il examine le traitement de la conduction en régime transitoire, élément indispensable pour l’optimisation des procédés et des systèmes ainsi que pour tous les problèmes d’économie d’énergie. Les nombreux exercices résolus permettent d’appréhender l’ensemble des applications, que ce soit dans le domaine du bâtiment, des transports, des matériaux ou de l’environnement. Les annexes contiennent toutes les données nécessaires à la résolution des exercices et seront une source d’information précieuse. Cet ouvrage est conçu pour les étudiants de master et d’école d’ingénieurs qui s’intéressent à tous les aspects des transferts thermiques, mais aussi pour les ingénieurs qui trouveront ici les bases nécessaires à la compréhension de phénomènes apparemment proches (conduction-convection-rayonnement), mais qui demandent une forme de réflexion et d’approche différente.
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ANALYSE DU TRANSFERT RADIATIF DANS UN MILIEU SEMI-TRANSPARENT. APPLICATION DU FILTRE DE KALMAN POUR L'OBTENTION DES GRANDEURS THERMOPHYSIQUES PROPRES AUX PHENOMENES DE CONDUCTION. GENERALISATION AU CAS D'UN TRANSFERT COMBINE PAR CONDUCTION ET RAYONNEMENT DANS UN MATERIAU SEMITRANSPARENT. OPTIMISATION D'UN MODELE DE SATELLITE. ILLUSTRATION DES POSSIBILITES DE L'ANALYSEUR THERMIQUE DEVELOPPE DANS LA SIMULATION DE LA REGULATION THERMIQUE ACTIVE D'UN LOCAL HABITE OU SE DISSIPE UNE ENERGIE VARIABLE
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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.
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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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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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: NADIM.. EL WAKIL
Author: NADIM.. EL WAKIL
Author: Fatmir Asllanaj
Author: FATIMA ZOHRA.. ROISSAC BOUACHA
Author: EL-HADI.. BOUGUERRA
Author: Yves Jannot
Author: Jean-Bernard Saulnier
Author: Nacer Berour
Author: Anthony Collin
Author: RINO.. FABRIS
Author: ABDESLAM.. DRAOUI