Vers un benchmark numérique pour des écoulements de convection mixte 3D à faible nombre de Mach en canal rectangulaire chauffé par le bas PDF Download

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Author: Adel Haddad
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Le modèle numérique que nous avons développé au cours de cette thèse présente deux caractéristiques principales : un modèle dilatable pour l'eau et la prise en compte de domaines ouverts. Les difficultés associées au premier aspect concernent l'adaptation de la loi d'état de l'eau au modèle dilatable sous l'approximation à faibles nombres de Mach, tandis que celles associées au second sont relatives à la mise en œuvre de conditions aux limites numériques de sortie compatibles avec l'algorithme de projection utilisé. Les résultats de simulations d'écoulement de convection mixte en canal horizontal chauffé par le bas ont été confrontés à celles utilisant l'approximation de Boussinesq et aux expériences.

Author: Xavier Nicolas
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ON PROPOSE UNE ETUDE NUMERIQUE 2D DES ECOULEMENTS LAMINAIRES DE CONVECTION MIXTE EN CONDUITE RECTANGULAIRE HORIZONTALE CHAUFFEE PAR LE BAS (ECOULEMENTS DE POISEUILLE-BENARD). LA METHODE DE RESOLUTION EST DE TYPE VOLUMES FINIS ; ELLE EST BASEE SUR LA METHODE DU LAGRANGIEN AUGMENTE. ON PRESENTE UNE REVUE EXHAUSTIVE DES TRAVAUX EFFECTUES SUR CE SUJET. ON RAPPORTE DE MANIERE DETAILLEE LES RESULTATS DE TROIS THESES, ANALYSANT LA STABILITE LINEAIRE DE L'ECOULEMENT DE POISEUILLE ET LA STABILITE FAIBLEMENT NON-LINEAIRE DES ROULEAUX THERMOCONVECTIFS TRANSVERSES A L'AXE DE LA CONDUITE (RT), ET FOURNISSANT DES MESURES EXPERIMENTALES TRES FINES DES CHAMPS DE VITESSE DANS LES DOMAINES LINEAIRES ET NON-LINEAIRES. L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST D'ETUDIER DANS QUELLE MESURE LES SIMULATIONS NUMERIQUES S'ACCORDENT AVEC THEORIES ET EXPERIENCES EN EFFECTUANT DES COMPARAISONS QUANTITATIVES SYSTEMATIQUES AVEC CES TROIS THESES. ON ETUDIE L'INFLUENCE DES CONDITIONS AUX LIMITES OUVERTES (CLO) ET PERIODIQUES (CLP) SUR LA STABILITE ET SUR LE DEVELOPPEMENT SPATIAL ET TEMPOREL DES RT, EN PRENANT EN COMPTE LE CARACTERE CONVECTIF OU ABSOLU DE L'INSTABILITE. ON TESTE CINQ SORTES DE CLO. ON MONTRE QUE L'AMPLITUDE DE LA PERTURBATION EN AMONT DE LA FRONTIERE DE SORTIE PEUT CONSIDERABLEMENT VARIER D'UNE CLO A L'AUTRE, ALORS QUE LA LONGUEUR DE LA ZONE PERTURBEE VARIE TRES PEU, ET QUE LA STRUCTURE DE L'ECOULEMENT EN DEHORS DE LA ZONE PERTURBEE SE CONSERVE. AVEC LES CLP, LES RT TRANSITENT VERS L'ECOULEMENT DE POISEUILLE AU PASSAGE DU SEUIL ENTRE INSTABILITE CONVECTIVE ET STABILITE LINEAIRE. AVEC LES CLO, CETTE TRANSITION A LIEU PRES DU SEUIL ENTRE INSTABILITE ABSOLUE ET INSTABILITE CONVECTIVE. TOUS LES RESULTATS DE LA STABILITE FAIBLEMENT NON-LINEAIRE SONT REPRODUITS PAR LA SIMULATION 2D ET CERTAINS RESULTATS EXPERIMENTAUX 3D SONT RETROUVES AVEC UNE TRES GRANDE PRECISION. ENFIN, ON MET EN EVIDENCE LES POINTS NECESSITANT DES APPROFONDISSEMENTS OU NE POUVANT ETRE TRAITES QUE PAR LA SIMULATION NUMERIQUE 3D.

Author: Rani Taher
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Pages : 117

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L'essentiel de mon travail de recherche porte sur l'étude des instabilités thermoconvectives en convection mixte. Il comporte aussi bien des aspects expérimentaux que numériques.Dès qu'un fluide est chauffé, en présence ou non d'un écoulement forcé, des instabilités apparaissent en fonction des différents paramètres (thermiques, opératoires, géométrie,..). Pour ce qui est des dispositifs parcourus par un écoulement de convection mixte, la bibliographie est très riche concernant les écoulements de fluides tel que l'air mais reste limitée pour tout ce qui est écoulement d'eau et surtout dans les configurations avec une condition aux limites de flux imposé. Récemment, ces études ont suscité un intérêt pour les applications industrielles telles que la CVD et les échangeurs de chaleur en général et certains phénomènes naturels tels que la météo. Faisant suite à une série d'études d'écoulements de convection mixte, notamment en conduite cylindrique soumise à un flux uniforme à la paroi (coexistence de gradients thermiques horizontal et vertical), rectangulaire avec un gradient thermique horizontal et rectangulaire avec un gradient thermique vertical ; dans ce dernier cas, le rapport d'aspect considéré était égal à 2 ce qui a introduit des effets de bords non négligeables sur le développement des instabilités. L'objectif de mon travail était de comprendre le déclenchement des instabilités dans le cas du gradient thermique vertical sans subir les effets de bords. Ainsi, j'ai étudié l'écoulement de convection mixte dans un canal horizontal, à section rectangulaire, de grand rapport d'aspect transversal (B=10), chauffé uniformément par le bas à flux constant pour les paramètres de fonctionnement suivants : 20 ≤ Re ≤ 200, 0 ≤ Ra ≤ 106, Pr = 7. Les techniques de visualisation que j'ai mises en place m'ont permis de mettre en évidence l'existence de deux mécanismes d'initiation des rouleaux longitudinaux dans ce type de configuration. Pour les faibles valeurs du nombre de Rayleigh, les rouleaux sont initiés le long des parois latérales et se propagent progressivement jusqu'à envahir toute la section droite par un effet de cascade visqueuse. Au-delà d'une valeur critique du nombre de Rayleigh, de nombreuses paires de rouleaux apparaissent simultanément à une même abscisse, dans la zone centrale de la section droite, indépendamment du premier mécanisme grâce à une instabilité du type Rayleigh Bénard. Ces deux mécanismes d'initiation ont été observés expérimentalement et numériquement. La condition de flux imposé à la paroi basse fait que l'établissement thermique n'est jamais atteint ; nous assistons dans ce cas à une évolution longitudinale du régime d'écoulement qui peut s'étaler le long du canal. Ainsi, j'ai mis en évidence quatre zones d'écoulement : une zone I d'entrée ou de formation des rouleaux ; une zone II établie où les rouleaux longitudinaux ont envahi toute la section droite, ces rouleaux sont stationnaires ; une zone III correspondant au régime déstabilisé où les rouleaux adoptent un comportement chaotique et enfin la zone IV qui correspond au régime turbulent, les rouleaux ne sont plus identifiables. J'ai déterminé en fonction des paramètres de contrôle les longueurs caractéristiques pour les différentes zones et proposé des corrélations permettant de les calculer en fonction des nombres de Reynolds et de Rayleigh. Pour l'analyse thermique de ce type d'écoulement, j'ai développé et exploité une technique de fluorescence induite par plan laser (PLIF) pour déterminer le champ thermique dans les différentes sections transversales du canal pour les différentes gammes des paramètres. Cette caractérisation a également été effectuée numériquement. Les champs de température obtenus dans les différentes sections droites fluide ont permis la détermination du transfert de chaleur, notamment le nombre de Nusselt. J'ai déterminé le nombre de Nusselt à la paroi chauffée, moyenné dans la direction transversale Y et représenté sa variation selon la direction longitudinale X pour diverses valeurs du nombre de Rayleigh et de Reynolds. On retrouve la signature des deux mécanismes d'initiation au travers du profil longitudinal du nombre de Nusselt. On peut observer que le transfert convectif est fortement accru en convection mixte par rapport à la convection forcée pure, d'un rapport de 5 à 10 selon les valeurs des nombres de Reynolds et de Rayleigh. L'ensemble des résultats expérimentaux que j'ai obtenus ont permis, en fonction des nombres de Reynolds et de Rayleigh, l'établissement de corrélations du nombre de Nusselt, valables en convection mixte pour ce type d'écoulement. Ces corrélations ont été établies pour le régime d'entrée et le régime établi. La PLIF semble être une technique performante pour la mesure de la température du fluide. L'ensemble de ces résultats ont été rédigés en deux articles et ont été soumis pour publication.

Author: Ahmed Belasri
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811554447
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 659

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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.

Author: Anass Kadiri
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Languages : fr
Pages : 288

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Ce travail concerne l'étude analytique et numérique sur les transferts de chaleur et de masse par convection mixte sous effet Soret d'un fluide binaire soumis à des conditions hydrodynamiques libre-libre et rigide-libre. Le fluide est soumis à un écoulement horizontal et la configuration géométrique utilisée est de type rectangulaire chauffée par le bas cependant les parois latérales sont adiabatiques. L'étude porte sur l'analyse de stabilité linéaire, ce qui conduit à l'équation générale de la dispersion, et la relation explicite entre Rayleigh, Reynolds, Lewis, et le nombre de Prandtl, et également le nombre de séparation, le nombre d'onde et la pulsation. La seconde partie est consacrée à l'étude numérique 3D basée sur la méthode des volumes finis. Ce travail montre que dans le cas de la convection mixte avec des conditions aux limites libre-libre n'est pas une simple transformation Galiléenne en raison du phénomène de l'advection. Un bon accord a été obtenu avec les résultats numériques surtout lorsque la non-linéarité est faible. La propagation des ondes transverses a été étudiée en détail. Enfin, l'impact sur les structures convectives de la couche limite hydrodynamique établi et non établi a été examiné dans le cas rigide-libre.

Author: PHILIPPE.. BUCHMANN
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Languages : fr
Pages : 270

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LES TRANSFERTS THERMO-CONVECTIFS ASSOCIES A LA CLIMATISATION D'UN LOCAL DE GRAND VOLUME SONT ETUDIES NUMERIQUEMENT. LE MODELE DE TURBULENCE - A BAS NOMBRE DE REYNOLDS DE LAUNDER ET SHARMA A ETE INTEGRE DANS LE CODE DE CALCUL PHOENICS. UNE ETUDE PHENOMENOLOGIQUE DE L'INFLUENCE DES DIFFERENTS PARAMETRES CARACTERISTIQUES DE LA VENTILATION D'UN LOCAL SIMPLE DE GRAND VOLUME EN CONDITIONNEMENT D'AIR CHAUFFE OU REFROIDI A ETE MENEE. L'ETUDE DES PRINCIPAUX ECOULEMENTS QUI INTERAGISSENT DANS UN LOCAL DE GRAND VOLUME A ETE DECOUPLEE POUR EVALUER LES PERFORMANCES DU MODELE DE TURBULENCE A FAIBLE NOMBRE DE REYNOLDS: D'UNE PART, DIFFERENTS ECOULEMENTS DE CONVECTION MIXTE DE JET ET, D'AUTRE PART, UNE CONFIGURATION DE CONVECTION NATURELLE REPRESENTEE PAR UNE CAVITE DIFFERENTIELLEMENT CHAUFFEE. DANS LE CAS DE LA CAVITE DIFFERENTIELLEMENT CHAUFFEE DE RAPPORT DE FORME UNITE ET UN NOMBRE DE RAYLEIGH DE 10#1#0, LA COMPARAISON DES DIFFERENTS MODELES DE TURBULENCE - MONTRE UN ACCORD GLOBALEMENT SATISFAISANT. LA VERSION A BAS NOMBRE DE REYNOLDS AMELIORE LES RESULTATS LORSQUE LA SIMULATION DIRECTE DE LA TURBULENCE EST PRISE POUR REFERENCE. L'ETUDE DES JETS MONTRE LE BON COMPORTEMENT DES MODELES DE TYPE - POUR LES ECOULEMENTS DE JETS ISOTHERMES ET LES PANACHES EN AMBIANCE NEUTRE. DANS LE CAS DES JETS SOUFFLES VERTICALEMENT DANS UNE AMBIANCE STABLE LINEAIREMENT STRATIFIEE, UN BON ACCORD EST TROUVE AVEC DES RESULTATS EXPERIMENTAUX SUR LA HAUTEUR DE CULMINATION DANS LA GAMME DE GRAND NOMBRE DE FROUDE ET FORTE STRATIFICATION. L'APPLICATION DU MODELE DE TURBULENCE A LA CLIMATISATION DES LOCAUX DE GRAND VOLUME DONNE DES STRUCTURES D'ECOULEMENT TRES DIFFERENTES SELON LES VALEURS DES PARAMETRES CARACTERISTIQUES TELS QUE LE DEBIT DE SOUFFLAGE, L'ANGLE SOLIDE D'INJECTION DE L'AIR, LE POSITIONNEMENT ET L'ESPACEMENT D'UNE DISTRIBUTION REGULIERE DES AEROTHERMES AINSI QUE LA TEMPERATURE DE L'AIR VENTILE

Author: Universidade de Coimbra
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ISBN: 9789892021577
Category : Fire weather
Languages : en
Pages : 355

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