Contribution à l'Etude du Couplage du Rayonnement Thermique avec la Technique CFD dans le Contexte du Bâtiment

par Wen Hu

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Jean Brau.

Soutenue en 2005

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    La pratique du couplage du rayonnement thermique avec la technique CFD est certainement un des moyens les plus efficaces pour faire face à une prédiction de plus en plus exigeante du confort thermo-aéraulique dans les bâtiments. Cependant une étude bibliographique montre que dans la majorité des codes CFD actuels, le rayonnement thermique est encore soit non traité, soit traité comme en milieu semi-transparent, non approprié pour interpréter les échanges radiatifs inter-surfaces privilégiés au bâtiment. Une nouvelle pratique du couplage du rayonnement thermique en milieu transparent avec la technique CFD sous ESTET a été mise au point dans ce mémoire. Ceci consiste à développer un module compétent du rayonnement thermique représentant correctement les échanges radiatifs aussi bien pour les enceintes convexes que concaves, et également compatible à intégrer dans CFD. Vu diverses incompatibilités et des contraintes relatives à ESTET, le système de radiosités parmi les procédés possibles a été retenu d'après un compromis entre la précision et l'efficacité. Pour paramétrer ce système de radiosités, le traitement des facteurs de forme a directement adapté et exploité les données géométriques destiné au CFD. L'importation des techniques d'infographie est mise en jeu: la méthode de lancer de rayon élimine des obstacles, et la méthode des éléments finis et la technique d'hémisphère prennent le relais et s'appliquent alternativement afin de trouver les facteurs de forme précis en maintenant aussi une rapidité de calcul. L'itération de Gauss-Seidel modifiée avec sur-relaxation permet d'acquérir une solution pertinente du système des radiosités dont les sorties de flux incident radiatif sont importées au code ESTET. Ceci met en évidence l'influence sur le champ de température et aussi l'incidence sur le champ dynamique de vitesse grâce au bilan des flux thermiques de la frontière d'écoulement. La qualité et la fiabilité de ce modèle sont enfin assurées par une qualification adaptée.

  • Titre traduit

    = Contribution to the study of the coupling of thermal radiation with the CFD technique in the context of building


  • Résumé

    The practice of the coupling of the thermal radiation with the CFD technique is certainly one of the most efficient means to face a more and more demanding prediction of thermo-hydraulic comfort in buildings. However a bibliographical survey shows that in the majority of present CFD codes, the thermal radiation is still or not treated, or treated in a manner in semi-transparent medium, not suitable to interpret the inter-surface radiative exchanges particularly in buildings. A new practice of the coupling of the thermal radiation in transparent medium with the CFD technique under ESTET was put into effect in this thesis. It consists in developing a module of thermal radiation, competent to represent correctly the radiation exchanges in convex enclosures as well as concave enclosures, and also capable to integrate in CFD code. In view of various incompatibilities and some constraints relative to ESTET, the system of radiosity among these possible approaches has been adopted according to a compromise between the precision and the efficiency. In order to parameterise the radiosity system, the treatment of form factors directly adapted and exploited the coded geometric data for CFD. The importation of some computer graphical techniques is implemented: the ray tracing method eliminates obstacles, and the finite-elements method and the hemisphere technique took over and alternately are applied so as to find the precise form factors with a considerable efficiency. The Gauss-Seidel modified iteration permit to acquire a pertinent solution of the radiosity system whose results of radiation incidental flux are exported to the ESTET code. This put in evidence the influence on the thermal field of temperature and the impact on the dynamic field of speed by the balance of the thermal flux on internal enclosure surface. The quality and reliability of this model are lastly assured by a consecutive qualification.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (234 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 205-223

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2959)
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