Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Ouargla - Kasdi Merbah
Affiliation
Département Génie des procedes
Auteur
SOUIADI, Lyés
Directeur de thèse
Kadja MAHFOUD (Professeur)
Filière
Energétique
Diplôme
Magister
Titre
LA CONVECTION MIXTE DANS UN CANAL HORIZONTAL MUNI DE BLOCS CHAUFFES
Mots clés
CONVECTION , MIXTE , CANAL , BLOCS , CHAUFFéS
Résumé
Ce mémoire rapporte les résultats d’une simulation CFD réalisée sur une configuration géométrique formé par un canal muni de blocs chauffants. Le point de départ de cette simulation sont les équations de la dynamique des fluides et de transfert de la chaleur. Etant impossible de les résoudre analytiquement, on a eu recours aux méthodes numériques de discrétisation spatiale . Nous avons opté à une simulation RANS au lieu d’une simulation DNS car la dernière est très coûteuse et difficile à mettre en place bien qu’elle ne nécessite pas de modèle de turbulence. L’utilisation d’un modèle de turbulence permet de simplifier la mise en place d’un calcul CFD au prix d’inconnues supplémentaires qu’il faut modéliser pour parvenir à un système fermé. Une modélisation de type RANS calcule des valeurs moyennes et la qualité des résultats comparés à la réalité dépend notamment du choix d’un modèle adapté au cas de la simulation ; d’autres critères interviennent comme l’ordre des schémas de discrétisation, la qualité du maillage, le nombre de mailles... Cette simulation CFD a permis l’étude numérique de l’écoulement turbulent stationnaire accompagné de transfert thermique par convection mixte dans un canal horizontal chauffé par des blocs, avec et sans installation de turbulateurs. Les conclusions principales émergeant de ces résultats peuvent être résumées dans ce qui suit : 1°) Les résultats du nombre de Nusselt normalisé sont en bon accord qualitatif avec les données expérimentales disponibles dans la littérature. 2°) L’installation d’un turbulateur peut améliorer d’une manière très efficace les caractéristiques du transfert thermique convectif turbulent en changeant la structure de l’écoulement c’est-à-dire en accélérant le fluide et en augmentant son intensité de turbulence. L’accélération du fluide permet d’augmenter les termes convectifs dans l’équation de conservation de l’énergie tandis que l’intensité de turbulence permet d’augmenter la viscosité turbulente et donc les termes diffusifs dans l’équation de conservation de l’énergie. 3°) Lorsque le rapport Gr/Re2 est proche de 1 l’effet de la flottabilité c’est-à-dire la convection naturelle peut être négligé et donc on peut résoudre les équations sans le terme de Boussinesq, ce qui permet de réduire le temps de calcul. 4°) Lorsque le rapport Gr/Re2 est égal à 20, l’effet de la flottabilité existe surtout le long des surfaces verticales des blocs Comme recommandations pour compléter cette étude, on peut suggérer : a) L’utilisation des modèles à faible nombre de Reynolds pour mieux capturer la turbulence à proximité des parois. b) L’utilisation de turbulateurs de différentes formes et rapports d’aspect : rectangulaires, triangulaires, circulaires, etc…. c) Etudier l’effet de l’espacement des blocs sur le transfert d) Etudier l’influence de la position du turbulateur sur le transfert. e) Etudier l’effet de l’intensité de turbulence à l’entrée sur le transfert thermique f) Influence du nombre de Reynolds sur le transfert thermique
Date de soutenance
27/01/2013
Statut
Soutenue