Echanges convectifs à l'intérieur d'un cylindre tournant soumis à un flux d'air axial : application à l'étude thermique d'un moteur à aimants permanents de puissance élevée

par Souhil Seghir-Ouali

Thèse de doctorat en Mécanique. Énergétique

Sous la direction de Souad Harmand.

Soutenue en 2006

à Valenciennes .


  • Résumé

    Cette thèse s’intéresse au comportement thermique en régime permanent d’un moteur électrique destiné à la propulsion navale. Une modélisation tridimensionnelle de type nodal a été développée et a débouché sur la construction d’un outil numérique de prévision du comportement thermique du moteur. Compte tenu de l’intérêt qu’offre la région d’air de l’intérieur du rotor creux pour le refroidissement de la machine étudiée, une attention particulière est consacrée à l’identification expérimentale du coefficient d’échange au niveau de la paroi interne du rotor. Pour cela nous avons conçu un banc d’essais et développé une procédure pour identifier ce coefficient d’échange. Les résultats ont permis de mettre en évidence les domaines d’influence de l’écoulement axial et de la rotation du cylindre. Au terme de cette étude des corrélations adimensionnelles reliant le taux de transfert convectif aux paramètres aérodynamiques ont pu être proposées. Une étude paramétrique réalisée à l’aide de l’outil numérique a permis d’une part, d’évaluer l’influence de différents facteurs sur la distribution des températures, et d’autre part de dégager les premières voies d’optimisation thermique et de mise en place de techniques de refroidissement efficaces.

  • Titre traduit

    Convective heat transfer into a rotating cylinder with an axial air flow : application to the thermal study of an engine use in naval propulsion


  • Résumé

    This thesis deals with the thermal behavior of an electric machine with permanent magnets and used for naval propulsion. A permanent three-dimensional model based on a nodal approach was developed to predict the thermal behavior of the machine in steady state. Due to the wide interest that the air region of the interior of the hollow rotor offers to cool down the machine, particular attention is carried out to the experimental identification of the heat exchange coefficient of the inner rotor surface. For this purpose, we designed a specific experimental setup and developed a procedure to identify this exchange coefficient. The results show the existence of domains where the axial flow and the rotation of the cylinder are influent. At the end of the study, dimensionless correlations connecting the heat transfer rate to the aerodynamic parameters are proposed. A parametric study using this model is carried out aiming at two objectives. The first one consists in an evaluation of the influence of several physical quantities on the temperature field. The second one aims at obtaining the inception of the thermal optimization and evaluating the most efficient cooling techniques or solutions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (193 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 160-165

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  • Bibliothèque : Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Service commun de la documentation. Site du Mont Houy.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : 900312 TH
  • Bibliothèque : Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Service commun de la documentation. Site du Mont Houy.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 900313 TH
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