Etude des écoulements le long d'une paroi verticale non isotherme, dans une cavité fermée à grand nombre de Rayleigh PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Etude des écoulements le long d'une paroi verticale non isotherme, dans une cavité fermée à grand nombre de Rayleigh PDF full book. Access full book title Etude des écoulements le long d'une paroi verticale non isotherme, dans une cavité fermée à grand nombre de Rayleigh by Abdelhamid Khabbazi. Download full books in PDF and EPUB format.
Book Description
DANS DES LOCAUX, TYPE PIECE D'HABITATION, LES PAROIS VERTICALES SONT SOUVENT NON ISOTHERMES, C'EST, PAR EXEMPLE, LE CAS D'UNE BAIE VITREE DANS UNE FACADE OU D'UN ELEMENT CHAUFFANT PLACE EN UN ENDROIT QUELCONQUE DE LA PAROI. LES ECHANGES SUPERFICIELS N'Y SONT PLUS UNIFORMES NI ASSIMILABLES A CEUX QUI EXISTENT LE LONG D'UNE PLAQUE PLANE VERTICALE ISOTHERME. NOUS AVONS VOULU LES QUALIFIER D'ABORD ET ENSUITE LES QUANTIFIER DANS UNE CELLULE QUASI-CUBIQUE DE 2,5 M D'ARETE ENVIRON, POUR DES CONFIGURATIONS SIMPLES. DANS UN PREMIER CHAPITRE, NOUS PRESENTERONS UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES ECOULEMENTS EN CONVECTION NATURELLE DANS DES CAVITES A GRAND NOMBRE DE RAYLEIGH (SUPERIEURS A 10#9). DANS UN DEUXIEME CHAPITRE, NOUS EXPOSONS LA METHODE INTEGRALE DE KARMAN POLHAUSEN QUI PERMET DE MODELISER LES ECHANGES CONVECTIFS POUR UN DOMAINE D'ALTITUDE QUE NOUS PRECISONS. LE CHAPITRE TROIS EST CONSACRE A LA PRESENTATION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL QUI COMPREND ESSENTIELLEMENT UNE CELLULE EN SITE REEL, DANS LAQUELLE NOUS POUVONS IMPOSER DIFFERENTES TEMPERATURES SUR L'UNE DES PAROIS VERTICALES, ET MESURER CELLES DES AUTRES PAROIS. LE DERNIER CHAPITRE PRESENTE NOS RESULTATS EXPERIMENTAUX ET LEURS INTERPRETATIONS. NOUS AVONS REALISE UN ENSEMBLE DE QUINZE CONFIGURATIONS QUI CORRESPONDENT A DES BANDES CHAUDES OU FROIDES ALTERNATIVEMENT PRESENTES SUR LA PAROI ACTIVE. POUR CHAQUE CONFIGURATION ON TRACE, AVEC UN PAS D'ESPACE TRES FIN, LES PROFILS THERMIQUES POUR DE NOMBREUSES ALTITUDES PRES DE LA PAROI ACTIVE. A PARTIR DE CES PROFILS, ON CALCULE LES FLUX ECHANGES PAR CONVECTION ET ON EN DEDUIT DES CORRELATIONS DU TYPE NU=F(RA). L'APPLICATION LOCALE DE LA METHODE DE KARMAN POLHAUSEN EST FAITE POUR LES PROFILS THERMIQUES ET L'ON MONTRE QU'IL Y A, POUR UN DOMAINE D'ALTITUDE DONNE, UNE BONNE CONCORDANCE ENTRE RESULTATS THEORIQUES ET EXPERIMENTAUX
Book Description
DANS DES LOCAUX, TYPE PIECE D'HABITATION, LES PAROIS VERTICALES SONT SOUVENT NON ISOTHERMES, C'EST, PAR EXEMPLE, LE CAS D'UNE BAIE VITREE DANS UNE FACADE OU D'UN ELEMENT CHAUFFANT PLACE EN UN ENDROIT QUELCONQUE DE LA PAROI. LES ECHANGES SUPERFICIELS N'Y SONT PLUS UNIFORMES NI ASSIMILABLES A CEUX QUI EXISTENT LE LONG D'UNE PLAQUE PLANE VERTICALE ISOTHERME. NOUS AVONS VOULU LES QUALIFIER D'ABORD ET ENSUITE LES QUANTIFIER DANS UNE CELLULE QUASI-CUBIQUE DE 2,5 M D'ARETE ENVIRON, POUR DES CONFIGURATIONS SIMPLES. DANS UN PREMIER CHAPITRE, NOUS PRESENTERONS UNE ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES ECOULEMENTS EN CONVECTION NATURELLE DANS DES CAVITES A GRAND NOMBRE DE RAYLEIGH (SUPERIEURS A 10#9). DANS UN DEUXIEME CHAPITRE, NOUS EXPOSONS LA METHODE INTEGRALE DE KARMAN POLHAUSEN QUI PERMET DE MODELISER LES ECHANGES CONVECTIFS POUR UN DOMAINE D'ALTITUDE QUE NOUS PRECISONS. LE CHAPITRE TROIS EST CONSACRE A LA PRESENTATION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL QUI COMPREND ESSENTIELLEMENT UNE CELLULE EN SITE REEL, DANS LAQUELLE NOUS POUVONS IMPOSER DIFFERENTES TEMPERATURES SUR L'UNE DES PAROIS VERTICALES, ET MESURER CELLES DES AUTRES PAROIS. LE DERNIER CHAPITRE PRESENTE NOS RESULTATS EXPERIMENTAUX ET LEURS INTERPRETATIONS. NOUS AVONS REALISE UN ENSEMBLE DE QUINZE CONFIGURATIONS QUI CORRESPONDENT A DES BANDES CHAUDES OU FROIDES ALTERNATIVEMENT PRESENTES SUR LA PAROI ACTIVE. POUR CHAQUE CONFIGURATION ON TRACE, AVEC UN PAS D'ESPACE TRES FIN, LES PROFILS THERMIQUES POUR DE NOMBREUSES ALTITUDES PRES DE LA PAROI ACTIVE. A PARTIR DE CES PROFILS, ON CALCULE LES FLUX ECHANGES PAR CONVECTION ET ON EN DEDUIT DES CORRELATIONS DU TYPE NU=F(RA). L'APPLICATION LOCALE DE LA METHODE DE KARMAN POLHAUSEN EST FAITE POUR LES PROFILS THERMIQUES ET L'ON MONTRE QU'IL Y A, POUR UN DOMAINE D'ALTITUDE DONNE, UNE BONNE CONCORDANCE ENTRE RESULTATS THEORIQUES ET EXPERIMENTAUX
Book Description
Cette thèse est organisée en deux parties. Après une brève introduction théorique (chapitre 1) et une discussion présentant la soufflerie du LEGI et des techniques expérimentales utilisées (chapitre 2), une première partie étudie les effets individuels des particules dans les écoulements tantôt laminaires et turbulents. Dans une seconde partie je me suis intéressé aux effets collectifs d'une population dense d'inclusions en interaction avec un champ turbulent.Dans le chapitre 3, nous montrons que l'équilibre d'un disque pendulaire faisant face à un écoulement présentant une vitesse moyenne présente un comportement bi-stable et hystérétique. Nous donnons une interprétation simple de ce comportement en termes d'une description par deux puits de potentiel, nécessitant uniquement de connaître la dépendance angulaire du coefficient de trainée normale d'une plaque statique inclinée. Nous étudions l'influence de la turbulence sur l'équilibre du pendule en général et sur la bi-stabilité observée en particulier.La dynamique des objets tractés dans un environnement fluide est d'intérêt pour de nombreuses situations pratiques. Les chapitres 4,5 et 6 concernent l'étude expérimentale de l'équilibre et de la stabilité de la trajectoire d'une sphère tractée à vitesse constante. Dans le chapitre 4, nous avons vu que le sillage d'une sphère peut produire un mouvement hélicoïdal d'une sphère remorqué par un fil. Nous avons constaté qu'il existe un nombre de Reynolds (défini avec le diamètre de la particule et la vitesse moyenne de l'écoulement) particulier pour activer cette motion instable. Une trajectoire en trois dimensions est reconstruite avec un dispositif expérimental extrêmement simple, utilisé pour la caractérisation de la forme de la trajectoire des particules. Dans le chapitre 5, nous étudions expérimentalement l'équilibre et la stabilité de la trajectoire d'une sphère remorqué à une vitesse constante dans la avec un rapport longueur - diamètre sans précédent. En ce chapitre, nous étudions les instabilités développées dans le fil pour un écoulement laminaire. Diffèrent types d'instabilités ont été trouvés dans cette expérience. Dans le chapitre 6, le même système est étudié, mais l'écoulement environnant est turbulent. Nous nous concentrons sur la comparaison entre la dynamique turbulente de la sphère tractée et d'une sphère librement advectèe. Nos résultats sont en accord avec un scénario de filtrage résultant du temps de réponse visqueuse d'une particule d'inertie dont la dynamique est couplée au fluide environnant par la force de traînée. Une caractéristique frappante des écoulements turbulents chargés de particules inertielles est la concentration préférentielle qui conduit à de très fortes hétérogénéités du champ de concentration en particules à différentes échelles. Les diagrammes de Voronoi ont été utilisés pour caractériser quantifier ce phénomène.En ce qui concerne les effets collectifs, trois écoulements différents ont été étudiés : bulles d'air (particules moins denses que le fluide, avec une taille de l'ordre de l ́échelle de Kolmogorov) dans un canal a eau (chapitre 7), des particules solides légèrement plus denses que le fluide et diamètre supérieur à l ́échelle de Kolmogorov dans une écoulement de von Kármán (chapitre 8) et gouttelettes d'eau dans la soufflerie (chapitre 9) ; de particules beaucoup plus denses que le fluide et diamètre inférieur à l'échelle de Kolmogorov. Enfin, nous proposons une nouvelle méthode de reconstruction des champs de concentration des particules dans les expériences par analogie avec le fonctionnement des caméras linéaire, et en exploitant l'hypothèse de Taylor dans la soufflerie. Cette nouvelle approche nous permet de reconstruire des champs de particules de plusieurs mètres de long. Ces champs permettent d'analyser la formation des superclusters. Nous montrons en effet que les clusters tendent eux-mêmes à s'organiser en superclusters (amas d'amas).
Author: Anne Sergent Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 420
Book Description
Une étude numérique concernant les écoulements de convention naturelle turbulente en cavité a été menée en appliquant et en adaptant la technique de simulation des grandes échelles, jusqu'à présent principalement employée en convection forcée. Les grandes échelles de l'écoulement sont résolues à partir des équations de conservation exprimées suivant la méthode des volumes de contrôle sur un maillage cartésien. L’effet des petites échelles est pris en compte par l'introduction de modèles de sous-maille. Tout d'abord, nous avons comparé nos résultats à des simulations de référence dans le cas de la cavité différentiellement chauffée. Des simulations directes nous ont ainsi permis de valider le code de calcul par comparaison avec des résultats spectraux du LIMSI (Orsay) pour un nombre de Rayleigh de 10 1 0. L’étude a été ensuite étendue à un nombre de Rayleigh de 5.10 1 0, pour une configuration qui a fait l'objet en 1992 d'un exercice international de comparaison à l'aide de codes RANS. L’influence des paramètres de calcul (nombre et répartition des nuds de discretisation, coefficient du modèle de sous-maille, nombre de Prandtl de sous-maille) sur les résultats a été testé dans ces deux configurations. Malgré une bonne concordance avec les résultats DNS, les zones de recirculation de l'écoulement étaient cependant mal représentées. Afin d'améliorer le comportement de la solution, un modèle original de diffusivité de sous-maille a été développé. Ce modèle local en espace est decorrelé de la viscosité de sous-maille, contrairement à l'analogie de Reynolds utilisée initialement, et permet d'améliorer de manière notable la description dynamique et thermique de l'écoulement. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'influence relative de la viscosité et de la diffusivité de sous-maille, ainsi qu'à la contribution apportée par la diffusion numérique du schéma de discrétisation. Enfin, le modèle de sous-maille proposé a été appliqué à la convection de Rayleigh-Benard entre plaques.
Book Description
NOUS AVONS CARACTERISE, DANS CE MEMOIRE, LA STRUCTURE TOURBILLONAIRE TURBULENTE D'UN ECOULEMENT ASYMETRIQUE ENGENDRE PAR UNE ENTREE TANGENTIELLE ENTRE DEUX CYLINDRES COAXIAUX. L'ANALYSE DES VALEURS MOYENNES ET FLUCTUANTES DU GRADIENT DE VITESSE SUR LES PAROIS INTERNE ET EXTERNE REVELE LA COMPLEXITE ET LE CARACTERE FORTEMENT TRIDIMENSIONNEL DE L'ECOULEMENT A LA BASE DE LA CELLULE. L'ENTREE TANGENTIELLE ENGENDRE UN MOUVEMENT PRINCIPAL DE TYPE HELICOIDAL, DONT LE CENTRE EST DECALE DE L'AXE DE LA CELLULE. L'ECOULEMENT AU VOISINAGE DE LA PAROI INTERNE EST CARACTERISE PAR LA FORMATION D'UNE ZONE DE RECIRCULATION A L'INTERIEUR DE LAQUELLE SE DEVELOPPE DES INSTABILITES CENTRIFUGES, SOUS L'EFFET DE LA COURBURE DE LA PAROI CONVEXE. AU VOISINAGE DE LA PAROI EXTERNE, L'ECOULEMENT EST CARACTERISE PAR UN GRADIENT DE VITESSE, ET DONC UNE VITESSE LOCALE, PLUS ELEVE COMPARATIVEMENT A LA PAROI INTERNE. PAR CONTRE, LE FAIBLE NIVEAU DES CARACTERISTIQUES TURBULENTES, PRES DE LA PAROI EXTERNE, SEMBLENT INDIQUER UN PHENOMENE DE LAMINARISATION DE L'ECOULEMENT TOURBILLONNAIRE. L'ANALYSE SPECTRALE DES FLUCTUATIONS OU GRADIENT DE VITESSE EST OBTENUE A PARTIR DES SIGNAUX ISSUS DES SONDES ELECTROCHIMIQUES EN UTILISANT UNE FONCTION DE TRANSFERT QUI TIENT COMPTE DES AMORTISSEMENTS DES FLUCTUATIONS HYDRODYNAMIQUES DANS LA COUCHE LIMITE DIFFUSIONNELLE. L'ETUDE DU TRANSFERT DE MATIERE GLOBAL SUR LES DEUX PAROIS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE L'AUGMENTATION DE LA VITESSE LOCALE SUR LE TRANSFERT DE MATIERE, TOUT PARTICULIEREMENT SUR LA PAROI EXTERNE. L'EVOLUTION DE LA DECROISSANCE AXIALE DU TRANSFERT DE MATIERE GLOBAL SUR LE CYLINDRE EXTERIEUR EST DIRECTEMENT LIE A CELLE DE L'INTENSITE TOURBILLONNAIRE DE L'ECOULEMENT NON ENTRETENU. LA TRIDIMENSIONALITE DE L'ECOULEMENT A LA BASE DE LA CELLULE EST EGALEMENT MISE EN EVIDENCE PAR LA DIFFERENCE IMPORTANTE ENTRE LES COEFFICIENTS DE TRANSFERT DE MATIERE SUR LES DEUX PAROIS. LES COEFFICIENTS SUR LA PAROI INTERNE SONT PRATIQUEMENT DEUX FOIS PLUS FAIBLES QUE CEUX OBTENUS SUR LA PAROI EXTERNE. UNE ETUDE DES PERTES DE CHARGE GLOBALES DE LA CELLULE EST ENSUITE REALISEE AFIN D'EVALUER LA RENTABILITE, D'UN POINT DE VUE ENERGETIQUE, DU DISPOSITIF.
Book Description
L'objet de cette thèse est d'étudier l'effet de la dissipation visqueuse sur les instabilités d'écoulements parallèles pour des fluides Newtoniens ou viscoélastiques. L'intensité de la dissipation visqueuse est mesurée par le nombre de Gebhart Ge. Dans les configurations de Rayleigh-Bénard-Poiseuille/Couette (RBP/C), en plus du gradient de température imposé par les conditions aux bords, un gradient vertical de température est généré par la dissipation visqueuse. Le problème de stabilité linéaire de l'état de base est résolu numériquement par la méthode de Galerkin et la méthode de tir. Parmi toutes les possibles structures convectives, on montre que les rouleaux longitudinaux 3D sont les plus amplifiés. Le nombre de Rayleigh et le nombre d'onde au seuil de l'instabilité ont été déterminés en fonction du paramètre Lambda=Pe2Ge et du nombre de Prandtl Pr, où Pe est le nombre de Péclet. On montre qu'il existe une valeur particulière de Lambda au delà de laquelle la déstabilisation induite par la dissipation visqueuse est si forte qu'une instabilité d'origine thermique peut se développer avant l'instabilité hydrodynamique de Tollmien-Schlichting. Ce scénario est d'autant plus plausible que P r est très élevé. Une analyse énergétique est proposée afin de mieux discerner les effets de la dissipation visqueuse. L'analyse faiblement non linéaire de stabilité est effectuée pour la configuration de RBP/C dans le cas limite d'un nombre de Prandtl infini. Les effets non linéaires favorisant une bifurcation supercritique, l'influence de la dissipation visqueuse sur l'intensité de la convection et sur le transfert de chaleur a été analysée. Dans le cas des écoulements plans de Poiseuille/Couette confinés entre une paroi inférieure adiabatique et une paroi supérieure isotherme, la seule source d'instabilité est la dissipation visqueuse. Nous avons étendu le travail existant dans la littérature et qui se limite aux analyses linéaires de stabilité au domaine faiblement non linéaire. Une équation d'amplitude de type équation de Landau a été rigoureusement obtenue. Les résultats montrent que les termes non linéaires associés à la dissipation visqueuse contribuent à l'émergence d'une bifurcation sous-critique et favorisent le transfert de chaleur à la paroi supérieure, et ce d'autant plus que le nombre de Prandtl est faible. Enfin l'étude de stabilité linéaire des écoulements de convection mixte de RBP a été étendue aux fluides viscoélastiques obéissant aux lois de comportements du modèle d'Oldroyd-B. Les effets combinés de l'élasticité du fluide, du rapport des viscosités du solvant à la viscosité totale et de la dissipation visqueuse ont été analysés. Comparés aux fluides Newtoniens, des résultats nouveaux sont reportés et qui montrent notamment que le caractère viscoélastique du fluide précipite la déstabilisation du système. Les effets coopérants de la dissipation visqueuse et de l'élasticité du fluide peuvent induire une instabilité pour des nombres de Reynolds bien plus bas que ceux qui sont nécessaires au déclenchement de l'instabilité d'origine inertielle.
Author: Abdelhamid Khabbazi
Author: Abdelhamid Khabbazi
Author: Martín Obligado
Author: Anne Sergent
Author: GERALDINE.. LEFEBVRE
Author: Yoann Requilé