LES EQUATIONS REGISSANT LES TRANSFERTS D'IMPULSION, DE MATIERE ET DE CHALEUR SONT MAINTENUES A TEMPERATURE CONSTANTE ET LE FOND INCLINE EST TRAVERSE PAR UN FLUX DE CHALEUR DE DENSITE CONSTANTE. LES EQUATIONS SONT TRANSFORMEES EN INTRODUISANT COMME VARIABLES LA FONCTION DE COURANT ET LA VORTICITE. RESOLUTION DU SYSTEME D'EQUATION PAR LA METHODE DES DIFFERENCES FINIES EXPLICITES; ANALYSE DE LA STABILITE DES SOLUTIONS. PRESENTATION DES RESULTATS: DISTRIBUTIONS DES VITESSES ET DES TEMPERATURES DANS L'EAU EN FONCTION DU TEMPS. MISE EN EVIDENCE D'ECOULEMENTS SECONDAIRES DANS CERTAINS CAS
ETUDE THEORIQUE ET EXPERIMENTALE DES TRANSFERTS D'IMPULSION ET DE CHALEUR EN REGIME LAMINAIRE TRANSITOIRE DANS UN CYLINDRE VERTICAL PARTIELLEMENT REMPLI D'UN FLUIDE NEWTONIEN. ON EXAMINE LE CAS OU LES PAROIS DU CYLINDRE SONT A UNE TEMPERATURE CONSTANTE ET CELUI OU ELLES SONT TRAVERSEES PAR DES FLUX DE CHALEUR DE DENSITE CONSTANTE. ON INTRODUIT DANS LES EQUATIONS LA FONCTION DE COURANT ET LE ROTATIONNEL DE LA VITESSE ET ON CALCULE LES CHAMPS DE VITESSE ET DE TEMPERATURE PAR UNE METHODE AUX DIFFERENCES-FINIES EXPLICITES ASSOCIEE A UNE ETUDE DE STABILITE. DE NOMBREUX ECOULEMENTS SECONDAIRES ACCOMPAGNANT L'ECOULEMENT PRINCIPAL SONT MIS EN EVIDENCE
PROPOSITION D'UN MODELE MATHEMATIQUE: EQUATIONS STATISTIQUES DU MOUVEMENT ET EQUATIONS DE TRANSPORT POUR LES MOMENTS D'ORDRE DEUX ET LA DISSIPATION. RESOLUTION DES EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES PAR UNE METHODE DE DIFFERENCES FINIES. RESULTATS CONCERNANT LES DIFFERENTS REGIMES D'ECOULEMENT, LA ZONE LAMINAIRE ET LA ZONE DE TRANSITION
ETUDE NUMERIQUE EN REGIME LAMINAIRE ET PERMANENT. DISPOSITIF EXPERIMENTAL. ETUDE DU CHAMP THERMIQUE MOYEN ET DES ECHANGES EN REGIME PERMANENT. ETUDE DES FLUCTUATIONS DE TEMPERATURE DANS LE CAS DU CHAUFFAGE PAR LE FOND. EVOLUTION DU CHAMP THERMIQUE EN REGIME TRANSITOIRE.
CE TRAVAIL EST UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA CONVECTION LAMINAIRE FORCEE AU COURS D'UN REGIME INSTATIONNAIRE PROVOQUE PAR UNE VARIATION BRUSQUE DES CONDITIONS THERMIQUES A LA PAROI. LA PREMIERE PARTIE DE CE MEMOIRE EST A CARACTERE FONDAMENTAL. PAR EXTENSION DE LA METHODE DIFFERENTIELLE AU PROBLEME DE COUCHE LIMITE LAMINAIRE EN REGIME TRANSITOIRE, NOUS AVONS TRAITE LE CAS D'UN ECHELON POSITIF (ECHAUFFEMENT) ET D'UN ECHELON NEGATIF (RELAXATION) SUR LA TEMPERATURE OU SUR LE FLUX PARIETAL. LORSQUE L'ECHELON EST POSITIF, LE COEFFICIENT DE CONVECTION PREND DES VALEURS INFINIES AUX PREMIERS INSTANTS. IL TEND ENSUITE ASYMPTOTIQUEMENT VERS DES VALEURS CONSTANTES CARACTERISANT LE REGIME PERMANENT RELATIF A CHACUN DES NOMBRES DE PRANDTL ETUDIES (PR = 0,1 ; 0,71 ET 10). POUR UN NOMBRE DE PRANDTL DONNE, LE REGIME TRANSITOIRE DURE PLUS LONGTEMPS POUR UN ECHELON SUR $ P QUE POUR UN ECHELON SUR T P. DE PLUS, LA DUREE DU REGIME INSTATIONNAIRE EST D'AUTANT PLUS GRANDE QUE LE NOMBRE PR EST ELEVE PUISQUE LA COUCHE LIMITE THERMIQUE EST DE PLUS EN PLUS MINCE. PAR AILLEURS, LA DUREE DE L'ECHAUFFEMENT EST EGALE A CELLE DE LA RELAXATION. CETTE ETUDE NOUS A PERMIS, ENTRE AUTRE, DE DEGAGER UNE LOI D'EVOLUTION EXPONENTIELLE DU COEFFICIENT DE CONVECTION LORSQU'UN CRENEAU DE FLUX SE SUPERPOSE A UN ECHAUFFEMENT INITIAL PERMANENT. LA SECONDE PARTIE PORTE SUR LA MESURE DES COEFFICIENTS D'ECHANGE PAR METHODE PHOTOTHERMIQUE IMPULSIONNELLE. DEUX MODELISATIONS SONT CONSIDEREES : LA PREMIERE EST BASEE SUR UN COEFFICIENT D'ECHANGE H CONSTANT PENDANT L'EXPERIENCE IMPULSIONNELLE, ET LA DEUXIEME LE SUPPOSE VARIABLE SELON LA LOI ETABLIE PAR L'ETUDE THEORIQUE DE LA COUCHE LIMITE. LES RESULTATS SONT COMPARES AUX MESURES EFFECTUEES PAR UN FLUXMETRE A COUCHE MINCE. ON MONTRE QU'A LA SUITE D'UNE EXCITATION DIRAC, H PEUT ETRE CONSIDERE COMME CONSTANT. CEPENDANT, POUR UN CRENEAU DE FLUX, L'ECART ENTRE LE MODELE A H CONSTANT ET LA MESURE FLUXMETRIQUE EST D'AUTANT PLUS GRAND QUE LA DUREE DU CRENEAU EST ELEVEE ET / OU QUE LA VITESSE DE L'AIR SOUFFLE EST FAIBLE. LE MODELE A H VARIABLE DONNE TOUJOURS DES VALEURS PLUS PROCHES DE LA MESURE FLUXMETRIQUE.
L'AUTEUR ETUDIE LA CONVECTION NATURELLE, THERMIQUE, LAMINAIRE ET PERMANENTE, QUI SE DEVELOPPE DANS UN FLUIDE NEWTONIEN CONFINE DANS L'ESPACE D'INTERSECTION DE DEUX CYLINDRES HORIZONTAUX LORSQUE LA PAROI INFERIEURE EST SOUMISE A UN FLUX DE CHALEUR DE DENSITE UNIFORME ALORS QUE LA PAROI SUPERIEURE EST TRAVERSEE PAR UN FLUX DE DENSITE NON-UNIFORME. IL INTRODUIT LA FONCTION DE COURANT, LA VORTICITE, LES COORDONNEES BI-CYLINDRIQUES ET INTEGRE LES EQUATIONS DE TRANSFERT A L'AIDE DE LA METHODE AUX DIFFERENCES FINIES DE PATANKAR. LES DISTRIBUTIONS DES VITESSES ET DES TEMPERATURES SONT CALCULEES AINSI QUE LES VALEURS LOCALES ET MOYENNES DU NOMBRE DE NUSSELT. DE NOMBREUSES FIGURES REPRESENTENT LES LIGNES DE COURANT DE MOUVEMENT ET LES ISOTHERMES
Notre but est d'apporter quelques idées nouvelles sur le processus de transfert de chaleur entre fluide en mouvement périodique et un cylindre placé perpendiculairement à la direction de l'écoulement. Nous avons choisi des obstacles cylindriques circulaires, de préférence à tout autre, dans le souci de contribuer directement à la résolution des problèmes actuels qui se posent lors de la conception des échangeurs thermiques tubulaires et d'interpréter partiellement les résultats expérimentaux à l'aide d'une étude théorique sur le comportement de la couche limite laminaire en régime non permanent.
L'évaporation par convection naturelle laminaire d'un film d'eau ruisselant sur une paroi plane inclinée soumise à un flux de chaleur uniforme de densité constante est analysée numériquement et expérimentalement. Le couplage des équations qui régissent les transferts dans les deux phases est assuré par la continuité des densités de flux de chaleur et de masse ainsi que par celles des contraintes de cisaillement. Les équations de transferts adimensionnelles sont discrétisées par la méthode des volumes finis et résolues par les algorithmes de Gauss et de Thomas. L'adéquation entre le champ de vitesse et de pression est assurée par l'algorithme SIMPLE. Les épaisseurs des phases liquide et vapeur sont calculées respectivement à partir de l'équation du bilan thermique et massique à l'interface liquide-vapeur par la méthode de la sécante et d'une procédure itérative basée sur la vérification des conditions aux limites avec le milieu ambiant.Les résultats sont présentés sous forme de profils de vitesses, de températures et de concentrations de vapeur d'eau dans les deux phases ainsi que par les nombres de Nusselt et de Sherwood locaux et moyens. Nous analysons l'influence du débit d'eau, de la densité de flux de chaleur et de l'angle d'inclinaison de la plaque sur les épaisseurs des deux phases, les distributions de températures, les vitesses, les concentrations de vapeur d'eau et les valeurs locales et moyennes des nombres de Nusselt et de Sherwood. Les résultats montrent notamment que les transferts de chaleur et de masse ainsi que les épaisseurs des phases liquide et vapeur sont fortement influencés par le débit d'eau, la densité de flux de chaleur et l'angle d'inclinaison de la plaque.
