Simulation numérique de la dynamique d'un écoulement en canal ondulé, étude du transfert thermique convectif associé

par Abderrahmen Ellouze

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de René Creff.

Soutenue en 1993

à Pau .


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  • Résumé

    Nous tentons dans ce travail de contribuer à la compréhension des mécanismes complexes qui mènent à la turbulence, dans le cas d'un écoulement dans un canal périodique à parois ondulées. L'écoulement est supposé incompressible, bidimensionnel et périodiquement développé. Parallèlement nous étudions le transfert thermique convectif associé à l'écoulement dans ces différents régimes. Les conditions thermiques sont celles d'une densité de flux constante sur les parois. Les deux problèmes (thermique et dynamique) sont découplés moyennant certaines hypothèses, ils sont approchés numériquement par un schéma aux différences finies en espace et un schéma à pas fractionnaires en temps. Dans un premier temps, nous déterminons les conditions générales d'instabilité dynamique de l'écoulement en terme de nombre de Reynolds critique, fréquences et amplitudes des oscillations, et du nombre d'onde associé. Pour cela, nous analysons l'évolution temporelle de la vitesse en un point du canal, à différents nombres de Reynolds, pour des calculs faits sur une ou deux périodes géométriques. Nous analysons les différentes bifurcations de l'écoulement super-critique et comparons la dispersion des fréquences par rapport à la théorie d'Orr-Sommerfeld. Nous nous intéressons également à la perte de charge, instantanée et moyenne, comme étant une caractéristique dynamique essentielle pour toute étude comparative. Ensuite, nous montrons quelques résultats des champs de températures de l'écoulement stationnaire, et des nombres de Nusselt locaux et moyens. Nous nous intéressons ensuite, a l'évolution temporelle de la temperature et du nombre de Nusselt instantané pour des écoulements instationnaires. Notre intérêt porte aussi sur les valeurs moyennes, qui seront comparées à celles d'un canal plan soumis à un même débit masse ou une même puissance de pompage. Cette étude comparative nous permettra de déterminer les conditions sous lesquelles le canal ondulé est thermiquement ou mécaniquement plus efficace qu'un canal plan. Enfin, nous validons le modèle dynamique par des mesures expérimentales.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (192 p.)

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  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : USG 11066
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