Contribution au contrôle de la convection naturelle par excitation thermique des couches limites en cavité différentiellement chauffée

par Olivier Skurtys

Thèse de doctorat en Énergie, thermique, combustion

Sous la direction de François Penot.

Soutenue en 2004

à Poitiers .


  • Résumé

    Ce travail, essentiellement expérimental, concerne l'étude des écoulements d'air en cavité différentiellement chauffée de rapport de forme vertical 4. Afin d'agir sur les transferts de chaleur, une perturbation thermique est introduite par l'intermédiaire d'un petit tube chauffé et refroidi périodiquement en amorce de la couche limite chaude. La première partie de ce mémoire est consacrée à l'examen de deux régimes d'écoulements obtenus sans excitation thermique. Des mesures par LDV-2D et par thermocouples ont permis de comprendre le comportement de ces écoulements de base naturels et d'apprécier l'influence des conditions limites pariétales sur le mouvement de fluide. La manipulation de ces écoulements laminaires instationnaires et chaotiques, par l'intermédiaire d'une perturbation thermique périodique est entreprise dans la seconde partie du manuscrit. La DNS de l'effet d'une excitation sinusoïdale de température dans la zone de développement des couches limites démontre la possibilité d'agir sur le transfert thermique. A l'aide de mesures par PIV et par un fluxmètre original mis au point à cette occasion, la dynamique et les coefficients d'échange de chaleur locaux ont été comparés pour différents modes de l'excitation introduite dans la cavité. L'efficacité de l'excitation est ainsi caractérisée.

  • Titre traduit

    A contribution to flow control of natural convection by thermal excitation of the boundary layers in differentially heated cavity


  • Résumé

    Mainly experimental, this work contributes to the study of natural convection flows in differentially heated cavity of vertical aspect ratio 4. An original method to act on the heat transfer is presented: a thermal perturbation introduced at the bottom of the hot wall by a small tube periodically heated and cooled. First part of this thesis is devoted to detailed investigation of two rates of flows without perturbation. Some results of velocity (LDV-2D) and temperature (thermocouples) measurements allow to understand the importance of walls conduction and radiation exchanges on the whole fluid flow and on the thermal stratification in the cavity. Second part presents the result of the manipulation of this unsteady and laminar or chaotic flow with a thermal perturbation. The analyses of the results performed with 2D direct numerical simulation show that the heat transfer could be modify. With PIV and fluxmeter measurements the dynamical and heat coefficient have been compared for different amplitudes and frequencies of temperature. In this way the efficiency of thermal excitation is characterised.

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Informations

  • Détails : xxiii-283 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 79 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Poitiers. Service commun de la documentation. Section Sciences, Techniques et Sport.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 04/POIT/2280-B
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