Analyse et caractérisation de la convection naturelle et de la convection mixte dans des enceintes confinées

par Marie-Laure Toulouse

Thèse de doctorat en Énergétique et dynamique des fluides

Sous la direction de Pierre Millan.

Soutenue en 2004

à École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007) .

mots clés

• Enceinte confinée
• Convection (astrophysique) -- Thèses et écrits académiques
• Vélocimétrie par images de particules -- Thèses et écrits académiques
• Vélocimétrie laser Doppler -- Thèses et écrits académiques
• Simulation par ordinateur -- Thèses et écrits académiques
• Chaleur -- Convection -- Thèses et écrits académiques

Résumé

L'étude des transferts de chaleur par convection mixte, dans les compartiments avion, passe par la mise en œuvre d’un modèle expérimental simplifié du cas industriel simulant les principaux phénomènes. Une étude préliminaire de convection naturelle dans une enceinte confinée comportant une source de chaleur dont la position et la forme varient est réalisée afin d'avoir une meilleure compréhension des phénomènes rencontrés. Cette étude a permis également de tester l'outil numérique Fluent en régime laminaire. Après une analyse des paramètres de similitude intervenant dans cette configuration, une maquette est définie et réalisée en similitude du cas industriel. Cette maquette comprend un élément chauffant placé sur le côté de la cavité et une rampe de jets positionnée perpendiculairement, qui sont représentatifs d'un pack de conditionnement d’air avec le système de ventilation associé. Une caractérisation expérimentale dynamique par PIV (Vélocimétrie par Images de Particules) et thermique par des mesures thermocouples des écoulements d’air de convection naturelle, de convection forcée et de convection mixte est effecttuée. L'ensemble de ces résultats constitue une base de données sur les écoulements de convection dans des enceintes confinées comportant une source de chaleur ventilée. En vue d'une étude paramétrique, ces données expérimentales ont permis une première vérification du code de calcul Fluent en convection naturelle. Cette première étape constitue une approche dans la détermination de corrélations de transfert de chaleur sur ce type d'écoulements.

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