Contribution a la modelisation et a la simulation numerique des transferts de chaleur par convection naturelle autour de cylindres en milieu confine

Contribution to the numerical simulation of natural convection heat transfer around cylinders in a confined medium

• Auteur / Autrice : VALERIE DESCHAMPS
• Direction : Guy Lauriat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris, CNAM

Résumé

Les ecoulements dus a la convection naturelle autour d'elements chauffant horizontaux de grande longueur sont etudies numeriquement. Dans une premiere partie, nous nous sommes interesses au cas d'un ou deux elements chauffant cylindriques immerges dans une cavite horizontale a section carree. Les equations de conservation sont resolues a l'aide du code de calcul elements finis fidap. La configuration de l'ecoulement et le nombre de nusselt moyen obtenus sont tres proches de ceux donnes par les differents auteurs en milieu infini. L'ajout d'un second cylindre, de meme diametre, a l'interieur de la cavite perturbe l'ecoulement ainsi que le transfert de chaleur. Deux cas sont distingues, les cylindres sont soit verticalement soit horizontalement espaces. Lorsque les cylindres sont verticalement espaces, des correlations ont ete obtenues pour le nombre de nusselt moyen pour chaque cylindre. Il existe un nombre de rayleigh critique au-dela duquel l'ecoulement se dissymetrise et devient instationnaire. Si, lorsque les cylindres sont verticalement espaces, chaque element chauffant joue sur l'ecoulement un role bien distinct, dans le cas de cylindres horizontalement espaces, leur interaction est symetrique. Dans une seconde partie, l'element chauffant est modelise par un terme de source dans l'equation de l'energie. Dans une premiere etape, la modelisation avec un cylindre a ete etudiee pour caracteriser l'influence du diametre du cylindre sur l'ecoulement. A partir d'un cylindre de diametre egal a 1/70 fois la largeur de la cavite, les deux modeles donnent des resultats tres proches. Cette nouvelle modelisation moins couteuse en temps de calcul, nous a permis d'etudier plus precisement les differents regimes instationnaires