Etudes numériques des transferts de chaleur couples rayonnement-conduction et rayonnement-convection dans un milieu semi-transparent bidimensionnel

par Abdeslam Draoui

Thèse de doctorat en Génie civil et sciences de l'habitat

Sous la direction de Francis Allard.

Soutenue en 1989

à Lyon, INSA , en partenariat avec LEH - Laboratoire d'Equipement de l'Habitat (laboratoire) .

mots clés

• Transfert de chaleur
• Chaleur -- Convection
• Transfert radiatif

Résumé

Les travaux que nous présentons s'articulent autour d'approches numériques des transferts de chaleur couplés rayonnement-conduction et rayonnement-convection au sein de milieux semi-transparents (M. S. T) de géométrie bidimensionnelle. La première partie est réservée au rappel des équations du transfert radiatif et à la présentation de trois méthodes numériques (Pl, P3, ZONES de HOTTEL) permettant de résoudre ce problème dans un milieu bidimensionnel. Après avoir comparé ces trois méthodes dans le cas où le rayonnement est le seul mode de transfert, nous consacrons le deuxième chapitre à l'étude du couplage rayonnement-conduction. Nous introduisons alors une quatrième méthode adaptée à la résolution de ce problème. Les comparaisons menées sur ces diverses méthodes nous permettent de mettre en évidence l'intérêt des méthodes aux harmoniques sphériques. Dans la troisième partie, la méthode Pl est retenue pour sa simplicité de mise en œuvre, et nous permet d'aborder le couplage du transfert radiatif avec les équations de la convection laminaire dans une cavité bidimensionnelle thermiquement entraînée. Les résultats obtenus montrent une influence significative de la participation radiative du fluide sur les champs thermiques et dynamiques rencontrés dans ce type de problèmes.

Titre traduit

= Numerical studies of heat transfer by simuttaneous radiative-conduction and radiative-convection in a two dimensional semi-transparent medium

Résumé

The works we present here are a numerical approach of heat transfer coupling radiation-conduction and radiation-convection within semi-transparent two-dimensional medium ; The first part deals with a view of equation of radiative transfer and introduces three numerical methods (P1, P2, Hottel's zone) which enable one to solve this problem in a two dimensional environment. After comparing the three methods in the case where radiation is the only mode of transfer, we introduce in the second chapter a study of the coupling of radiation with conduction. So, a fourth method is used to solve the problem. These comparisons lead us to various methods which enable us to show the interest of the spherical harmonics approximations. In the third part, the P1 approximations is kept because it is simple to use, moreover it enables us to introduce both the coupling of radiative transfers with laminar convective equations in a thermally driven two-dimensional cavity. The results show a significant influence of the radiative participation of the fluid on heat and dynamic transfer we met in this type of problem.