Thèse soutenue

Convection naturelle nanofluidique en cavité hémisphérique inclinée : approches numérique et expérimentale
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Auteur / Autrice : Oriana Haddad
Direction : Abderrahmane Baïri
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique, génie des procédés
Date : Soutenance le 15/11/2018
Etablissement(s) : Paris 10
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Connaissance, langage, modélisation (Nanterre)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Thermique Interfaces Environnement (Université Paris Nanterre)
Jury : Président / Présidente : Bruno Chanetz
Examinateurs / Examinatrices : Abderrahmane Baïri, Bruno Chanetz, Juan Mario Garcia de Maria, Didier Saury, Nacim Alilat, Ali Hocine, Olivier Poncelet, Andrian Ilinca
Rapporteurs / Rapporteuses : Juan Mario Garcia de Maria, Didier Saury

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse, à la fois numérique et expérimentale, porte sur l’étude du transfert de chaleur par convection naturelle qui apparait au sein d’une cavité hémisphérique en régime stationnaire. L’enceinte est remplie d’eau ou de nanofluide de type eau / ZnO. La fraction volumique varie entre 0 (eau pure) et 10%. La coupole de la cavité est maintenue à température froide. Ce travail s’applique au domaine de l’ingénierie électronique et plus particulièrement au refroidissement des composants actifs de différentes formes. Trois géométries de sources de chaleur sont étudiées : la première est plane et circulaire (disque) et les suivantes, centrées sur le disque, de même surface d’échange, sont cubique et hémisphérique. L’angle d’inclinaison du disque varie entre 0 (coupole orientée vers le haut) et 180° (coupole orientée vers le bas) par rapport au plan horizontal. Les sources de chaleur génèrent des puissances qui conduisent à des Rayleigh importants. L’approche numérique est effectuée à l’aide de la méthode des volumes finis basée sur l’algorithme SIMPLE et un modèle monophasique. Pour chaque source active, le transfert de chaleur convectif est analysé et quantifié par l’intermédiaire d’une corrélation du type Nusselt-Rayleigh-Prandtl-angle d’inclinaison. D’un point de vue expérimental, la fabrication des sources de chaleur est minutieusement décrite étape par étape et le calcul du coefficient de transfert convectif moyen expérimental est détaillé. La comparaison mesures-corrélations remet en question l’efficacité du nanofluide en termes de refroidissement.