Methodes de calcul des echanges aux parois pour la simulation des ecoulements d'air dans les locaux. Evaluation et propositions pour l'industrie

par NICOLAS DONDAINAS

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Marcel Raffy.

Soutenue en 1998

à Strasbourg 1 .

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  • Résumé

    L'etude porte sur les methodes de calcul des echanges aux parois en vue de la simulation des ecoulements d'air dans les locaux. En effet, il existe aujourd'hui un reel besoin d'un outil predictif et fiable permettant de connaitre a moindre cout les mouvements d'air dans les batiments ou dans les pieces climatisees. Cependant, la validite des resultats depend pour une large part des modeles employes, en particulier de la modelisation des echanges de chaleur et d'impulsion aux niveaux des parois. La these se structure donc en trois parties : la premiere partie interesse les echanges convectifs. Nous proposons une evaluation de cinq modeles de turbulence de paroi (modeles a fonctions logarithmiques, de non equilibre, a deux couches, bas-reynolds de lam et bremhorst, et de lam modifie). Les confrontations avec l'experimentation sont faites sur deux cas test tires de la litterature : la cavite de cheesewright en convection naturelle et la cavite de blay en convection mixte. Une attention particuliere est portee sur la dependance des resultats avec le maillage et sur la convergence des calculs. La deuxieme partie porte sur les echanges de chaleur par rayonnement entre les parois d'un local. Nous developpons une nouvelle methode pour l'evaluation des echanges radiatifs, appelee methode du changement d'echelle qui generalise les methodes d'enceinte fictive et des radiosites. De plus, la theorie respecte les principes de conservation de l'energie et de reciprocite des echanges. La nouvelle methode n'est pas une methode zone, c'est une methode champs puisque les flux nets radiatifs calcules sur chaque cellule des parois sont variables sur celles-ci (les parois ne sont pas isothermes). Une evaluation de trois methodes est effectuee (methodes du lance de rayons, de l'enceinte fictive et nouvelle methode) sur quatre cas test en geometrie 2d et 3d avec et sans effet de masque. Une attention particuliere est portee sur le cout informatique. La troisieme partie porte sur l'etude d'un atrium en grandeur reelle. Trois configurations de climatisation sont etudiees. Une part importante de l'etude porte sur le couplage convection-rayonnement (glo et clo (deux bandes))-conduction pour le calcul des temperatures de surfaces. L'interet d'une telle demarche est de rejeter les conditions frontieres a l'exterieur du local.


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Informations

  • Détails : 250 P.
  • Annexes : 190 REF.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
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