Convection naturelle thermosolutale en cavite verticale partiellement poreuse

par JEAN-PIERRE SONGBE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Dominique Gobin.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Ce travail presente un ensemble de resultats numeriques sur les transferts de matiere et de chaleur par convection naturelle thermosolutale en cavite verticale, entierement puis partiellement occupee par une couche poreuse. Un systeme d'equations unique de type navier-stokes-darcy-brinkman est adopte dans l'ensemble de la cavite composite. L'approximation des equations est realisee a l'aide de la methode des volumes finis. Dans le cas de la cavite entierement poreuse, les resultats obtenus en considerant le modele de darcy, sur une gamme etendue des principaux parametres, ont permis de proposer pour le transfert de matiere une correlation generalisant les travaux de la litterature bases sur des approximations de couche limite. En revanche, on montre que le comportement du transfert de chaleur est en contradiction avec les predictions basees sur les approximations de couche limite. En effet, dans la gamme des rapports de force de volume (n) moderes et lorsque le <>>> 1, le transfert de chaleur admet un minimum en fonction de n. Ce comportement ne se retrouve pas en milieu fluide, il est donc propre au milieu poreux. La prise en compte des effets visqueux a l'aide de la formulation de darcy-brinkman conduit a une reduction notable de l'intensite de l'ecoulement et donc la chute des transferts de chaleur et de matiere. Concernant la cavite partiellement poreuse, nous nous sommes principalement interesses a l'influence de deux parametres qui caracterisent la presence de la couche poreuse : il s'agit de son epaisseur relative et de sa permeabilite. Les premiers resultats dans cette configuration montrent que la presence d'une couche poreuse peu permeable, meme de faible epaisseur, conduit a une chute extremement sensible des transferts. Une analyse basee sur des lois d'echelle simples ont conduit a une correlation des nombres de sherwood et de nusselt lorsque l'ecoulement est domine par la force de volume solutale. Si le comportement du transfert de matiere en fonction de la permeabilite de la couche poreuse est conforme aux resultats connus en convection thermique, celui du transfert de chaleur montre une dependance complexe du nombre de nusselt et des structures d'ecoulement avec la permeabilite : l'augmentation de la permeabilite conduit dans un premier temps a un transfert minimum accompagne d'un changement de structure d'ecoulement. Les resultats permettent de relier l'existence du minimum de transfert de chaleur a la restructuration de l'ecoulement dans le fluide et a la penetration de la couche poreuse.


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Informations

  • Détails : 204 p.
  • Annexes : 107 ref.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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