Transferts de chaleur et de masse par impact de jets : application au refroidissement de machines électriques

• Auteur / Autrice : Maxime Balligand
• Direction : Souad Harmand, François Monnoyer de Galland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Énergétique, matériaux
• Date : Soutenance le 03/04/2017
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...)
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Guy Friedrich
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Souad Harmand, François Monnoyer de Galland, Jérôme Bellettre, Michel Gradeck, David Uystepruyst, Jean-Claude Mipo, Michel Fakes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jérôme Bellettre, Michel Gradeck

Mots clés

Mots clés contrôlés

Véhicules électriques hybrides

Jets -- Fluides, Dynamique des

Transfert de chaleur

Mots clés libres

Transferts de chaleur

Jet impactant

Injecteur

Huile

Heat transfer

Jet impingement

Nozzle geometry

Oil

Résumé

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du projet ESSENCYELE, projet visant à développer un nouveau modèle de véhicule hybride. L'étude thermique présentée porte sur le refroidissement de machines électriques par jets impactant. Afin d'optimiser le refroidissement des bobinages de la partie fixe de la machine (stator), des travaux ont été menés dans le but d'étudier localement les échanges de chaleur lors de l'impact d'un jet. Deux fluides ont été considérés, l'air et l'huile. Le dispositif expérimental, associé à un programme de post-traitement par méthode inverse, permet de relever la température à la surface d'un cylindre lisse lors de l'impact d'un jet. L'influence de la distance jet/surface, de la géométrie de l'injecteur ou encore des propriétés du fluide ont été testées. Des travaux numériques ont permis de donner des informations supplémentaires sur l'évolution de l'écoulement au sein des injecteurs. Pour terminer, les configurations les plus intéressantes obtenues pour l'air et pour l'huile ont été testées sur le refroidissement des bobinages de stator.

The present work is a part of an industrial project named ESSENCYELE. The main objective of this project is to develop a new hybrid vehicle. The present study is about the electrical machine cooling system by impinging jets. To improve the end winding cooling, experiments has been made to study the local heat transfers during a jet impingement. Two fluids were considered, air and oil. The experimental device, with an inverse method post-processing program, allowed to estimate the temperature at the surface of a smooth cylinder. The influence of the jet/surface distance, the nozzle geometry or the fluid properties were tested. Numerical studies have provided additional information on the fluid flow evolution inside the nozzle. Finally, the most interesting configuration obtained with air jet and oil jet were tested.