Etude théorique et expérimentale du comportement transitoire d'un écoulement laminaire en convection mixte dans un tube vertical

par Catalin Viorel Popa

Thèse de doctorat en Mécanique et énergétique

Sous la direction de Ton Hoang Mai.

Soutenue en 2004

à Reims .


  • Résumé

    La première partie est consacrée à l'étude numérique des phénomènes convectifs au sein d'un fluide circulant dans un tube vertical soumis à des conditions aux limites variables à l'entrée et/ou à la surface externe de la conduite. La résolution numérique des équations basées sur la fonction de courant et la vorticité est assurée par une méthode aux différences finies. Nous avons observé que le comportement de l'écoulement est très différent selon le signe de l'échelon de température positif ou négatif. A partir d'expériences numériques, nous avons établi des diagrammes de stabilité de l'écoulement laminaire, en convection mixte aidée et contrariée. De plus, nous avons mis en évidence le temps caractéristique d'apparition des instabilités qui diminue fortement pour des nombres de Richardson élevés. Dans la deuxième partie, nous avons réalisé une étude préliminaire de visualisation de l'écoulement laminaire et ascendant dans un tube vertical par tomographie laser. Un dispositif expérimental a été mis en place au laboratoire permettant d'observer, dans un premier temps qualitativement, les phénomènes de recirculation inhérentes aux instabilités thermoconvectives présentes

  • Titre traduit

    Theorical and experimental study of transient behaviour of a laminar mixed convection flows in a vertical pipe


  • Résumé

    The first part is devoted to the numerical study of the convectifs phenomena within a fluid circulating in a vertical pipe subjected to variable boundary conditions at the entry or/and on the external surface of the tube. The numerical resolution of the equations based on the stream function and the vorticity is ensured by a finite difference method. We observed that the flow behaviour is very different according to the sign from the temperature step (positive or negative). From the digital simulations, we established stability diagrams of the aided and opposed mixed convection laminar flow. We highlighted time characteristic of instabilities appearance which strongly decreases for high Richardson numbers. In the second part, we carried out a preliminary study of visualisation of the ascending laminar flow of water in a vertical pipe by laser tomography. An experimental device was set up making it possible to observe qualitatively, the recirculation phenomena inherent in thermoconvectives instabilities presence

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Informations

  • Détails : 175 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-175

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