Etude numérique d'écoulements turbulents tridimensionnels dans un habitacle : couplage avec les transferts de chaleur et de masse

par Shengping Luo

Thèse de doctorat en Mécanique des fluides

Sous la direction de Bernard Roux.

Soutenue en 2003

à Aix-Marseille 2 , en partenariat avec Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (autre partenaire) .

mots clés

• Écoulement tridimensionnel
• Transfert de masse
• Thermocinétique

Résumé

Dans cette étude, 3 sortes de ventilation 3D ont été considérées: ventilation isotherme, ventilation avec transfert de chaleur ou de masse et ventilation avec transfert de chaleur et de masse. L'un des buts est de valider les modèles de turbulence pour leur capacité à simuler des écoulements de ventilation et d'évaluer la fiabilité de ces modèles pour la prédiction correcte de la ventilation générale. L'objectif à long terme est d'évaluer la possibilité d'employer la CFD pour prédire les écoulements de ventilation à l'intérieur d'une cabine spatiale dans les conditions d'apesanteur. Le modèle de turbulence SST k-? donne la meilleure prédiction pour un grand choix d'écoulements de ventilation. Une étude préliminaire d'un écoulement de ventilation complexe avec transfert de chaleur et de masse montre que l'environnement de microgravité a une influence très importante sur l'écoulement de l'air, la distribution de température et de polluant à l'intérieur de l'habitacle.

Titre traduit

Numerical study of three dimensional turbulent flows in a habitat with coupled heat and mass transfert

Résumé

In this study, three kinds of 3D ventilation problems have been considered: isothermal ventilation, ventilation with coupled heat or mass transfer and ventilation with simultaneous heat and mass transfer. The focus is to validate the turbulence models and modeling methods for their capability of simulating such ventilation flows and to evaluate their performances for the correct prediction of the above general ventilation problems. The long-term objective is to evaluate the possibility of using CFD to investigate the ventilation flows and the associated heat and mass transfer processes inside a spacecraft cabin under microgravity. It is found that the SST k-? turbulence model yields the best overall prediction for a wide range of ventilation flows. A preliminary study of a ventilation flow under normal-g and zero-g conditions shows that the microgravity environment has very strong influences on the air flow pattern and temperature and contaminant distributions inside the cabin.