Contribution a l'etude experimentale de la convection mixte

par MANUEL SAEZ

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Emil Hopfinger.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Les travaux presentes dans cette these concernent plusieurs aspects d'un programme experimental dont l'objectif est de fournir des donnees pour la validation et l'aide au developpement des modeles de turbulence dans les codes de calculs thermohydrauliques, pour des situations d'etudes allant de la convection forcee a la convection naturelle (nombre de reynolds : 10#3 a 6. 10#4 et nombre de richardson : 10#-#4 a 1). La configuration etudiee est celle d'un ecoulement ascendant d'air entre deux parois verticales a temperatures differentes. Dans le premier chapitre, nous avons extrait de la bibliographie les donnees disponibles pour les ecoulements en canal plan et en couches limites. Le second chapitre presente les caracteristiques de l'installation et du banc d'etalonnage ainsi que la methode de positionnement des sondes pour atteindre la precision de l'ordre du centieme de millimetre requise en paroi. Le troisieme chapitre presente les techniques de mesure mises en uvre ainsi que les developpements apportes a certaines techniques experimentales. Les lois classiques de refroidissement d'un fil chaud sont verifiees jusqu'a des vitesses de quelques centimetres par seconde. En prealable aux resultats de convection forcee et mixte, nous presentons une methode que nous avons developpee pour permettre la realisation de mesures tres proches de la paroi. Notre procedure de correction des mesures est elaboree grace a une evaluation numerique de l'erreur basee sur une modelisation thermohydraulique. Les mesures en convection forcee ont permis de retrouver les lois de paroi. En convection mixte, les profils moyens de vitesse et de temperature, obtenus avec une sonde a fil chaud simple, montrent nettement l'effet des forces de volume sur le champ de vitesses. Concernant les lois de paroi en convection mixte, une piste proposee consiste a trouver des lois algebriques qui prennent en compte les effets des forces de volume, a partir de la base de donnees issue de notre experience en convection mixte. La recherche de l'existence de lois de paroi en situation de convection mixte montre que les representations des profils dimensionnels de vitesse et de temperature moyenne peut se faire suivant des lois du meme type que celles de convection forcee avec des constantes d'integration qui sont des fonctions lineaires du nombre de richardson.


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Informations

  • Détails : 149 P.
  • Annexes : 51 REF.

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