Dissertations / Theses: 'CFT thermiques'

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Vilatte, Matthieu. "Adventures in (thermal) Wonderland." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2024. https://theses.hal.science/tel-04791687.

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Abstract:

Le travail que nous présentons dans cette thèse est structuré autour de la notion de théorie des champs et de géométrie, qui sont appliquées à la gravité et la thermalisation.En gravité, notre travail donne un éclairage nouveau sur la structure asymptotique du champ gravitationnel dans le contexte des espace-temps asymptotiquement plats, ceci en utilisant l'information codée sur leur bord conforme. Ce dernier est une hypersurface de genre lumière sur laquelle émerge la physique carrollienne au lieu de la physique relativiste. Une structure carrollienne sur une variété est constituée une métrique dégénérée et un champ de vecteurs couvrant le noyau de cette dernière. Ce vecteur sélectionne une direction particulière qui peut être le point de départ de la description des structures carrolliennes dans un cadre séparé. Nous développons d'abord la géométrie carrollienne, y compris une étude complète des connexions et isométries (conformes). Des actions effectives peuvent vivre sur un arrière-plan carrollien. Les moments canoniques conjugués à la géométrie ou à la connexion peuvent être définis, et la variation de l'action donnera leurs équations de conservation, à partir desquelles les charges isométriques peuvent être bâties.La physique carrollienne émerge également lorsque la vitesse de la lumière tend vers zéro. Cette limite donne généralement plus de descendants carrolliens que ce qui est attendu après une analyse intrinsèque, comme le montrent les exemples explicites des fluides carrolliens, des champs scalaires carrolliens (pour lesquels deux actions, électrique et magnétique, apparaissent dans la limite) et du tenseur de Cotton carrollien. La richesse de la limite est due à sa possibilité de décrire plus de degrés de liberté, ce qui s'avère être un outil fondamental dans l'étude de la relation entre les espace-temps asymptotiquement anti de Sitter et plats.Les espace-temps asymptotiquement plats peuvent être écrits comme une expansion infinie dans une jauge covariante par rapport à leur bord nul. Cette légère extension de la jauge de Newman-Unti est également valable dans AdS, ce qui permet de prendre la limite plate dans le bulk, équivalente à la limite carrollienne sur le bord. Nous démontrons que l'espace des solutions infini des espace-temps Ricci-plat provient en fait du développement en série de Laurent du tenseur énergie-impulsion d'AdS. Ces répliques obéissent à chaque ordre une dynamique carrollienne (lois de flux). Dans le cadre des espaces algébriquement spéciaux de Petrov (pour lesquels le développement infinie se resomme), nous utilisons les lois de flux carrolliennes ainsi que la conservation des tenseurs énergie-impulsion et de Cotton pour construire, du point de vue du bord, deux tours duales de charges du bulk. Parmi elles, nous retrouvons l'expansion mutipolaire de la masse et du moment angulaire pour la famille Kerr-Taub-NUT. La jauge covariante est également le cadre approprié pour dévoiler l'action des symétries cachées de la gravité sur le bord nul. Dans ce travail, nous étudions le cas de la symétrie SL(2,R) d'Ehlers.Du côté de la théorie thermique des champs, nous travaillons sur l'ensemble minimal de données nécessaires pour les décrire à température finie. Alors qu'à température infinie toutes les valeurs moyennes des opérateurs primaires s’annulent, leurs valeurs non nulle dans le cas thermique constituent les données supplémentaires qu'il faut calculer pour caractériser la théorie. Les simulations numériques, la dualité avec un trou noir dans AdS ou une analyse spectrale sont généralement les méthodes employées pour trouver la valeur de ces coefficients. Notre travail propose une nouvelle approche à ce problème en montrant, à partir de deux oscillateurs harmoniques couplés, que ces coefficients sont en fait liés à des graphes conformes de théories de type fishnet. A partir de cette observation, nous avons établi une correspondance entre les fonctions de partition thermique et ces graphes
The work we present in this thesis is structured around the concepts of field theories and geometry, which are applied to gravity and thermalisation.On the gravity side, our work aims at shedding new light on the asymptotic structure of the gravitational field in the context of asymptotically flat spacetimes, using information encoded on the conformal boundary. The latter is a null hypersurface on which Carrollian physics instead of relativistic physics is at work. A Carroll structure on a manifold is a degenerate metric and a vector field spanning the kernel of the latter. This vector selects a particular direction which can be the starting point for describing Carroll structures in a split frame. We first elaborate on the geometry one can construct on such a manifold in this frame, including a comprehensive study of connections and (conformal isometries). Effective actions can be defined on a Carrollian background. Canonical momenta conjugate to the geometry or the connection are introduced, and the variation of the action shall give their conservation equations, upon which isometric charges can be reached.Carrollian physics is also known to emerge as the vanishing speed of light of relativistic physics. This limit usually exhibits more Carrollian descendants than what might be expected from a naive intrinsic analysis, as shown in the explicit examples of Carrollian fluids, Carrollian scalar fields (for which two actions, electric and magnetic arise in the limit) and the Carrollian Chern-Simons action. The richness of the limiting procedure is due to this versatility in describing a palette of degrees of freedom. This turns out to be an awesome tool in studying the relationship between asymptotically anti de Sitter (AdS) and flat spacetimes.Metrics on asymptotically flat spacetimes can be expressed as an infinite expansion in a gauge, covariant with respect to their null boundaries. This slight extension of the Newman-Unti gauge is shown to be valid also in AdS, which allows to take the flat limit in the bulk i.e. the Carrollian limit on the boundary, while preserving this covariance feature. We demonstrate that the infinite solution space of Ricci-flat spacetimes actually arises from the Laurent expansion of the AdS boundary energy-momentum tensor. These replicas obey at each order Carrollian dynamics (flux/balance laws). Focusing our attention to Petrov algebraically special spacetimes (for which the infinite expansion resums), we use the Carrollian flux/balance laws together with the conservation of the energy-momentum and Cotton tensors to build two dual towers of bulk charges from a purely boundary perspective. Among them we recover the mass and angular momentum mutipolar moments for the Kerr-Taub-NUT family. The covariant gauge is also the appropriate framework to unveil the action of hidden symmetries of gravity on the null boundary. In this thesis we study exhaustively the case of Ehlers' $SL(2,mathbb{R})$ symmetry.On the side of thermal field theory we see that while at infinite temperature a CFT is described by its spectrum and the OPE coefficients, additional data is needed in the thermal case. These are the average values of primary operators, completely determined up to a constant coefficient. Numerical simulations, duality with black-hole states in AdS or spectral analyses are the methods usually employed to uncover the latter. Our work features a new breadth. Starting from two coupled harmonic oscillators, we show that they are related to conformal ladder graphs of fishnet theories. This observation is the first step for setting a new correspondence between thermal partition functions and graphs

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Khaldi, Souheyla. "Etude numérique du comportement thermique d’un séchoir solaire utilisant un lit thermique pour le stockage d’énergie." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCA008/document.

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Abstract:

Cette thèse présente une étude numérique d’un séchoir solaire indirect à convection naturelle destiné à sécher les produits agricoles (les figues). La première partie analyse un séchoir solaire contenant une chambre de séchage couplée à un absorbeur inversé et une cheminée solaire. Les simulations ont été faites afin de déterminer les champs dynamique et thermique sous l’influence de la variation de la configuration de la cheminée solaire et la taille de l’ouverture d’admission. Les équations de conservations basées sur le modèle de turbulence k-ε standard sont résolues par la méthode des volumes finis à l’aide du code commercial ANSYS-Fluent. La deuxième partie analyse l’effet d’ajouter un stockage thermique sous forme d’un lit en gravier dans la chambre de séchage. Le lit est modélisé comme un milieu poreux. En plus, cette étude propose l’utilisation d’une deuxième entrée d'air dans la chambre de séchage afin d’assurer une distribution thermique plus homogène au niveau des claies et de garantir un séchage plus uniforme
This thesis presents a numerical study of an indirect natural convection solar dryer for drying agricultural products (Figs). The first part analyzes a solar dryer containing a drying chamber coupled to a reversed absorber and a solar chimney. Simulations were made to determine the dynamic and thermal fields under the influence of the variation of the solar chimney configuration and the size of the inlet opening. The governing equations based on the standard k-ε turbulence model are solved by the finite volume method using the ANSYS-Fluent commercial code. The second part analyzes the effect of adding a thermal storage in the form of a gravel bed in the drying chamber. The bed is modeled as a porous medium. Furthermore, this study proposes the use of a second air inlet in the drying chamber in order to ensure a more homogeneous thermal distribution at the level of the racks and to guarantee a more uniform drying

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Al-Arkawazi, Sherko Ahmad Flamarz. "Modélisation des interactions fluide-milieu granulaire par couplage CFD-DEM, incluant les transferts thermiques." Amiens, 2014. http://www.theses.fr/2014AMIE0116.

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Abstract:

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l'étude du comportement hydrodynamique et thermique des lits fluidisés par simulations numériques. Au moyen d'un couplage entre la méthode des éléments discrets (DEM) et la mécanique des fluides numérique (CFD), nous modélisons les interactions entre un fluide et un milieu granulaire. L'interaction est traduite à travers une force de traînée, et l'effet de la concentration locale en particules sur la force de traînée est pris en compte par une fonction de porosité. Les résultats de simulations sur un lit fluidisé sont commentés et comparés à des résultats expérimentaux, notamment en termes de hauteur d'expansion du lit fluidisé. L'influence des coefficients de frottement et de restitution des grains sur le comportement macroscopique du lit est également étudiée. À titre d'exemple, différentes géométries de colonnes de fluidisation sont modélisées. Pour chacune d’elles, les résultats des simulations sont analysés, notamment grâce à un indice de fluidisation. Ces exemples illustrent la possibilité d'optimiser des systèmes complexes d'écoulement granulaires par la méthode de simulation couplée CFD–DEM présentée dans ce travail. Nous avons proposé une approche thermique (conduction-convection) basée sur la méthode des volumes finis pour calculer le transfert de chaleur fluide-particules et particules-particules. Les effets des dissipations par le choc et la friction ont été également pris en compte et analysés. Les résultats des validations montrent que l'approche thermique a été bien intégrée avec le modèle de couplage CFD–DEM, et a prouvé son efficacité qu'il sagisse d'un lit fixe ou fluidisé
In this work, we are interested in the study of hydrodynamic and thermal behavior of fluidized beds by numerical simulations. By means of a coupling between the discrete element method (DEM) and computational fluid mechanics (CFD), we are modeling the interaction between a fluid and a granular medium. The interaction is translated through a drag force, and the effect of local concentration of the particles on the drag force is taken into account by a porosity function. Simulation results on a fluidized bed are discussed and compared with experimental ones, especially in terms of height of expansion of the fluidized bed. The influence of friction and restitution coefficients on the macroscopic behavior of the bed is also studied. For example, different geometries of fluidizing columns are modeled. For each of them, simulation results are analyzed, through a fluidization index. These examples illustrate the ability of the coupling CFD–DEM method presented in this work to optimize complex granular flow. We proposed a thermal approach (conduction-convection) based on the finite volume method to calculate the heat transfer between fluid-particle and particle-particle. The effects of dissipation by shock and friction were also taken into account and analyzed. The validation results depicted that the thermal model has proven its effectiveness whether on a fixed or fluidized bed

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Bonneau, Clément. "Caractérisation des performances thermiques et hydrauliques d'échangeurs de chaleur par l’utilisation de milieux équivalents." Thesis, Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017NANT4065.

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Abstract:

Dans un contexte international de transition énergétique, l’amélioration des systèmes de production d’électricité est un élément clé. Ainsi, l’optimisation de ces systèmes, ou des composants les constituant, vise à maximiser leur efficacité, afin de convertir au mieux une source d’énergie en électricité. C’est notamment le cas des cycles de Rankine, qui font l’objet de nombreuses études pour en améliorer le rendement. La présente étude se focalise sur un composant de ce cycle vapeur : le condenseur, chargé de condenser la vapeur en sortie de turbine. Un modèle numérique est développé afin de caractériser les performances thermiques et hydrauliques de cet échangeur de chaleur. Il fait appel à une technique d’homogénéisation locale, l’approche par milieux équivalents, pour estimer les transferts thermiques, dans le cas d’un échangeur de type tubes-calandre. Pour ce faire, chacun des éléments constitutifs de ce modèle est présenté en détails, puis validé. Les principales innovations de ce modèle sont sa précision accrue, car il est capable de renseigner les performances de chaque tube, et la combinaison de corrélations utilisées, dont le choix est appuyé par une étude bibliographique. Avec le niveau de précision proposé, le modèle permet finalement d’améliorer les performances locales de l’échangeur
Within a worldwide energy transition, the enhancement of electricity production systems plays a keyrole. Thus, the optimisation of these systems, or their constitutive components, aims at improving their efficiency, in order to better convert a energy source into electricity. In particular, it covers Rankine cycles, that numerous studies deal with, focusing on improving their performance rating. The current study is only about a single component of this steam cycle : the condenser, which is charged of condensing steam at the ouput of the turbine. A numerical modelling of the condenser has been carried out, in order to characterize its thermal and hydraulic performances. It involves an homogenization method, the porous media approach, to asses the thermal transfer, in the case of a shell-and-tube heat exchanger. To do so, each constitutive component of this model is described and validated. The main innovative aspects of this model are its increased precision, since it can give information about each tube’s performance, and the correlations’ combination, which choice is based upon a bibliographic study. With the reached precision, the model enable the user to improve the local performances of the heat exchanger

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Arroyo, Callejo Gustavo. "Modélisation thermique avancée d’une paroi multiperforée de chambre de combustion aéronautique avec dilution giratoire." Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0008/document.

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Abstract:

Dans la chambre de combustion, les températures auxquelles les parois sont soumises sont supérieures aux températures de fusion des matériaux. Afin de protéger les parois, une partie de l'air froid provenant du compresseur est injectée par des milliers de perforations (multiperforation). Cependant, face à l'enjeu de la pollution, les motoristes considèrent des solutions qui limitent la quantité d'air disponible pour le refroidissement. Son optimisation s'avère donc capital. Néanmoins, la très petite taille des perforations rend les simulations numériques coûteuses, et des modèles homogènes permettant de s'affranchir du maillage des trous ont gagné de l'importance. De plus, des études récentes ont mis en évidence l'intérêt d'une injection d'air de refroidissement non-alignée avec l'écoulement chaud (solution baptisée dilution giratoire). Cette thèse se propose, d'une part de développer un modèle homogène adapté à ce type nouveau d'injection et d'autre part de contribuer à la compréhension de la multiperforation giratoire
Ln the combustion chamber, temperatures up to 2000K are reached, which exceeds by far the melting point of the liner materials. ln order to protect the liner, cool air from the combustion chamber outer casing is injected into the combustor through a large number of sub-millimeter closely-spaced holes (effusion cooling). However, strict environmental legislation has led jet-engine manufacturers to consider techniques that reduce the quantity of air available for cooling. Therefore, cooling system must be carefully designed. However, the size of the holes makes detailed numerical simulations unaffordable. Aerothermal models that mimic effusion cooling behavior are a promising solution. On the Other hand, up to now, far too little attention has been paid to a novel effusion cooling technique (compound angle effusion cooling), where cold air injection is not aligned With the hot air flow direction. The aim of this dissertation is twofold: to establish an effusion cooling model and to investigate the flow field of compound angle effusion cooling

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Pernot, Eric. "Modélisation du changement d’état solide-liquide. Application au stockage thermique par chaleur latente Adapté aux centrales solaires thermodynamiques." Thesis, Pau, 2015. http://www.theses.fr/2015PAUU3044/document.

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Abstract:

L'un des principaux leviers technologiques permettant le développement industriel de process de production énergétique renouvelable et à haute efficacité, consiste en l'élaboration d'une solution innovante de stockage de l'énergie. Ce système de stockage doit permettre de lisser la période de production et ainsi de suivre au plus près les besoins des consommateurs. Parmi les solutions existantes, le stockage thermique par chaleur latente présente de nombreux avantages qui font qu'aujourd'hui il fait l'objet de plusieurs travaux de recherche et de développement. Cette technologie est basée sur le principe que certaines classes de matériaux, appelés matériaux à changement de phase (MCP), libèrent (transition liquide/solide) ou accumulent (transition solide/liquide) de l'énergie lorsqu'ils sont soumis à un changement de phase. En amont du développement d'un design de stockage, il est essentiel de comprendre et de maitriser les processus thermiques entrant en jeu lors des phases de fusion et de solidification du matériau et cette compréhension passe par le développement de modèles numériques adaptés aux problématiques rencontrées. Dans le cadre de ce manuscrit, la filière technologique qui nous intéresse est celle des centrales solaires à concentration. Porté par l'ADEME dans le cadre du projet STARS (Stockage Thermique appliqué à l'extension de pRoduction d'énergie Solaire thermodynamique), le travail réalisé au sein du LaTEP consiste à analyser les performances d'une solution de stockage via la modélisation de cette dernière en considérant les phénomènes thermiques et hydrauliques. Le travail de modélisation est effectué à l'aide du logiciel de CFD libre de droit OpenFOAM dans lequel est développé et implémenté, par le laboratoire, un module dédié au problème qui nous concerne, à savoir la résolution eulérienne (maillage fixe) des équations de conservation pour un fluide incompressible, en présence d'un changement de phase solide-liquide dominé par des mouvements convectifs (convection-dominated phase change). Concernant les problèmes de transition de phase, diverses méthodes mathématiques et numériques ont été développées pour rendre compte finement de la physique de ces phénomènes. Après avoir effectué une revue de ces dernières dans la première partie du manuscrit, nous avons sélectionné deux formulations que nous avons implémenté dans OpenFOAM. Une fois ce travail réalisé nous avons taché de comparer les résultats renvoyés par ces différentes formulations en les confrontant aux résultats expérimentaux disponibles dans la littérature. Cela nous a permis d'une part de nous conforter dans l'utilisation de nos solveurs et sur la pertinence des résultats obtenus avec ces derniers et d'autre part de mettre en évidence les écarts entre les solutions renvoyées par chaque formulation. Fort de ce constat, nous avons souhaité évaluer l'impact de l'équation d'état utilisée pour relier l'enthalpie et la température, indispensable à la fermeture thermodynamique du système d'équations. Cette comparaison s'est faite par la simulation d'un échangeur type stockage thermique (simulations en 2D) et par l'analyse des performances de ce dernier lors des phases de stockage, de déstockage et au cours de plusieurs séries de cycles. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure sur l'importance d'une bonne caractérisation des MCP afin de pouvoir modéliser leur comportement au plus juste via la formulation mathématique et la loi d'état la plus adaptée
A major technological lever to the industrial development of renewable energy production processes with high efficiency, is the development of an innovative solution to store the energy. This storage device should help to smooth the production period and to follow closely the demand. Among the existing solutions, latent heat thermal storage has many advantages that make today it is the subject of several research and development projects. This technology is based on the principle that certain classes of material, called phase change materials (PCMs), release (during liquid to solid transition) or accumulate (during solid to liquid transition) energy when subjected to a phase change. Upstream of the development of a new storage design, it is essential to understand and master the thermal processes involved in the melting and solidification phase of the material and this knowledge comes through the development of numerical models adapted to the problems encountered. In the particular context of this Phdthesis, the technological process that interests us is that of CSP (Concentrated Solar Power). Funded by ADEME under the STARS Project (Thermal STorage Applied to the expansion of pRoduction of thermodynamic Solar energy), the work done by the LaTEP is to analyze the performance of a storage solution by modeling the latter, considering the thermal and hydraulic phenomena. The modeling work is done with the free source OpenFOAM CFD software in which is developed and implemented by the laboratory, a new module dedicated to the problem we are concerned, namely the resolution of Eulerian (fixed grid) conservation equations for an incompressible fluid in the presence of a solid-liquid phase change dominated by convective motions. Regarding the phase transition problems, various mathematical and numerical methods have been developed to finely consider the physics of these phenomena. After conducting a review of methods in the first part of the Phd thesis, we selected two formulations that we have implemented in OpenFOAM. Once this work done, we have managed to compare the results returned from these formulations by comparing them with experimental results available in the literature and also with analytical cases. This allowed us firstly to strengthen us in the use of our solvers and the accuracy of the obtained results and secondly to highlight the differences between the solutions returned by each formulation. After that, we wanted to assess the impact of the equation of state used to connect the enthalpy to the temperature, essential for closing the thermodynamic equations. This comparison was made by the simulation of a thermal storage exchanger (2D simulation) and by analyzing the performance of this latter during the charge phase, the discharge one and during several series of cycles. The obtained results allowed us to conclude about the importance of a good characterization of PCM in order to model their behavior as accurately via the mathematical formulation and the most suitable state law

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Hohota, Raluca Smaranda. "Modélisation de l'humidité dans un code CFD (basses vitesses en grande cavité) : comparaison avec l'expérimental." Lyon, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAL0065.

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Abstract:

Ces dernières années ont connu une explosion sans précédent de l'intérêt apporté aux études consacrées au confort thermique et à la qualité de l'air intérieur. Ceci se traduit dans la thermo-aéraulique du bâtiment par la nécessité d'une représentation très fine (à la foi expérimentalement et numériquement) des champs dynamique, thermique et hygrométrique établis à l'intérieur des locaux. Par conséquent, notre travail se propose de contribuer à l'approfondissement du comportement hygrométrique de l'air au sein d'une enceinte. Ceci est réalisé par l'intermédiaire d'une étude duale (expérimentale et numérique). La première partie de notre travail est consacrée à la présentation du dispositif expérimental sur lequel nous nous sommes appuyés (cellule expérimentale Minibat). Pour ce qui est de la partie numérique (développé dans la deuxième partie de notre étude), notre choix s'est porté sur l'approche CFD (Computational Fluid Dynamics) puisqu'il est actuellement possible de procéder à des simulations numériques de l'écoulement d'air au sein d'une cavité grâce au développement croissant des ordinateurs. De plus, nous nous attachons particulièrement dans cette partie sur l'intégration de la prise en compte de la vapeur d'eau au sein du modèle numérique. La démarche concernant la prédiction numérique du phénomène de condensation sur une surface froide est également présentée. La partie finale de notre travail met en évidence l'application effective de notre modèle numérique à l'étude d'une pièce ventilée (régime permanent) en s'appuyant sur les mesures issues de la campagne d'expérimentation
These last years knew an explosion without precedent of the interest brought to the studies devoted to thermal comfort and to quality of the interior air. This is translated in the thermo-aerodynamics of buildings by the need for a very fine representation (both experimentally and numerically) of the dynamic, thermic and hygrometrical fields established within the buildings. Consequently, our work proposes to contribute to the deepening of the hygrometrical behaviour of the air within an enclosure. This is carried out by a dual study (experimental and numerical). The first part of our work is devoted to the presentation of the experimental set-up on which we were based (experimental cell Minibat). Moreover, we focus on our contribution to the experimental device improvement regarding the addition of the components and metrology allowing to study in a suitable way the hygrometrical aspects inside the buildings. As regards the numerical part (developed in the second part of our study), our choice was the CFD approach since it is nowadays possible to carry out airflow numerical simulations within a cavity thanks to the growing development of the computers. As a result, a description of the fundamental elements of the numerical model (discretization of the computational domain, modelling of a turbulent flow, numerical resolution, etc. ) is given. Furthermore, we particularly focus in this part on the vapour integration within the numerical model. The final part of our work highlights the effective application of our numerical model to the study of a ventilated room (steady state conditions), based on measurements resulting from the experimentation campaign

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Lemeunier, Franck. "Caractérisation et modélisation des transferts de chaleur lors de l’impression en transfert thermique." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=d447cae0-5949-4bb1-9847-c77358f8890f.

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Abstract:

La technologie d’impression par transfert thermique est un procédé largement employé dans l’industrie pour l’écriture de codes à barres et d’étiquettes. L’énergie apportée par des micro-sources de chaleur est transmise à un ruban encré, ce qui entraine après changement d’état de l’encre, le transfert de matière vers un support receveur. L'obtention d'une haute qualité d'impression est un prérequis incontournable à la lecture des données numériques ainsi produites. La variété des encres et supports d’impression, la large gamme de vitesse de fonctionnement et la diversité des technologies de têtes d’impression et d’imprimantes rendent la maitrise et le contrôle du processus délicat. L’analyse et la modélisation des transferts de chaleur lors du procédé d’impression par transfert thermique sont au cœur de cette étude. Pour ce faire, l’ensemble des composants du système d’impression (tête d’impression, rubans et supports) a été caractérisé. Une imprimante industrielle a été instrumentée de capteurs thermiques et mécaniques. De nombreuses expérimentations ont alors été menées dans diverses configurations d’impression. La base de données expérimentale obtenue a permis d’alimenter et de valider en tendance le modèle numérique du système global. Celui-ci tient compte de la structure multicouche opérant dans ce système multi-échelles et à la précision numérique requise pour pouvoir reproduire la rapidité des phénomènes engendrés. Complété par un critère d’impression pertinent au regard des mesures dimensionnelles effectuées sur des codes à barres, celui-ci a permis d’élaborer une imprimante virtuelle
Thermal printing process is a commonly used in manufacturing for the printing of labels and bar codes. Heating generated by micro-heaters is transferred to the inked ribbon. The ink melts which involves its transfer to the paper or either format. A higher printing quality is necessary. To success in the numerical information (bar codes) reading. The variety of inks and formats, the wide range of the operating speed and the diversity of printing heads and thermal printers make delicate the control of process. The analysis and modelling of thermal transfers involved in printing process are central in this study. In this way, the whole of elements of printing system (printing head, ribbons and formats) are characterized. An industrial printer has been instrumented with mechanical and thermal sensors. Many experiments are performed with several printing conditions. The experimental data base obtained has been used to feed and validate the model of the overall system. The model takes into account the multilayers structure constitutive of this multi-scale system. It has the required numerical precision to reproduce the speed of phenomena evolution. The definition of a printing criterion exclusively based on thermal consideration was associated to the model to develop a virtual printer

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Elfahem, Rim. "Modélisation numérique CFD du comportement thermique cutané humain en Cryothérapie Corps Entier à -110°C." Electronic Thesis or Diss., Reims, 2023. http://www.theses.fr/2023REIMS023.

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Abstract:

Ce travail de thèse présente la modélisation numérique CFD du comportement thermique cutané humain en cryothérapie corps entier (CCE), un traitement par le froid qui consiste à exposer l'ensemble du corps à des températures très basses (-110°C) pendant 3 à 4 minutes. L'objectif est d'optimiser les protocoles de cryothérapie spécifiques et propres à chaque personne. Des approches expérimentales (cartographies cutanées de températures par thermographies infrarouges) et des mesures de températures réelles dans la chambre principale de cryothérapie sont réalisées pour alimenter lesconditions aux limites d’entrée des simulations d’une part et de valider les résultats numériques d’autre part. Un modèle mathématique a été établi permettant de prédire le refroidissement de la température cutanée dans différentes zones du corps au cours d'une séance de cryothérapie corps entier CCE pour différentes populations et morphotypes.Des simulations numériques ont été réalisées pour étudier le comportement thermo-aéraulique de la chambre de cryothérapie vide et occupée. Ces simulations ont montré que la présence d'une personne perturbe les champs thermiques et aérauliques dans la chambre pendant la séance de CCE, entraînant une augmentation de la température de la chambre due à la dissipation de chaleur par la personne. Ce phénomène devient plus remarquable lorsque le nombre de sujets augmente. D'autres simulations ont été réalisées pour étudier la cinétique de refroidissement cutané pour différents morphotypes pendant une séance de CCE. Les modèles numériques ont été validés par les résultats expérimentaux, démontrant ainsi une bonne concordance entre les deux résultats
This thesis presents the CFD modelling of human cutaneous thermal behaviour in whole-body cryotherapy (WBC), a cold treatment that involves exposing the entire body to very low temperatures (-110°C) for 3 to 4 minutes. The objective is to optimize cryotherapy protocols that are specific and tailored to everyone. Experimental approaches (cutaneoustemperature mapping by infrared thermography) and measurements of actual temperatures in the main cryotherapy chamber are carried out to provide input boundary conditions for simulations, on the one hand, and to validate numerical results on the other hand. A mathematical model has been developed to predict the cooling of skin temperature in different body areas during a whole-body cryotherapy (WBC) session for various populations and morphotypes.Numerical simulations were conducted to determine the thermo-aerodynamic behaviour of both the empty and occupied cryotherapy chamber. These simulations revealed that the presence of a person disrupts the thermal and airflow fields within the chamber during the WBC session, leading to an increase in chamber temperature due to heat dissipation bythe person. This phenomenon becomes more pronounced as the number of subjects increases. Further simulations were carried out to investigate the cutaneous cooling kinetics for different morphotypes during WBC sessions. The numericalmodels were validated against experimental results, demonstrating a good agreement between the two results

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Bellil, Ahmed. "Méthodologie spécifique globale de caractérisation des écoulements gaz/solides pour l'optimisation d'enceintes thermiques." Thesis, Compiègne, 2014. http://www.theses.fr/2014COMP2158/document.

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Abstract:

Les dysfonctionnements observés dans les enceintes de conversion thermochimique tels que les zones mortes et les courts-Circuits conduisent en général à une mauvaise valorisation de la ressource énergétique et à une pollution atmosphérique. Ils trouvent leur origine dans les conditions aérauliques au sein de ces enceintes. Ils pourront alors être évités par une meilleure maîtrise de ces écoulements. Nous proposons dans ce travail d’une part, le développement d’un nouvel outil pour la détermination de la distribution des temps de séjour de la phase solide, basé sur la luminescence de particules préalablement enrobées de pigments phosphorescents. Cette méthode systémique, optique, non intrusive et souple d’emploi a été mise en place à l’échelle laboratoire sur un banc d’essais aéraulique. D’autre part, nous avons développé un modèle numérique permettant de déterminer la distribution des temps de séjour afin de maîtriser les écoulements à la sortie des enceintes en vue de les optimiser et les extrapoler à l’échelle industrielle. Cette approche analytique est basée sur une modélisation par couplage MFN de type volumes finis du comportement d’un fluide à l’aide du Code Saturne et DEM de type éléments discrets du comportement du solide à l’aide du code SIGRAME. Enfin une confrontation de la DTS du modèle numérique avec laDTS expérimentale a été réalisée
Dysfunctions observed in thermochemical conversion reactors like dead zones and short circuits generally lead to inaccurate pricing of energy resources and air pollution. They originate in the air flow conditions in these aeraulic reactor. They can then be avoided by a better control of these flows. We propose in this work to develop a new tool for determining the distribution of residence time of the solid phase, based on the luminescence of particles previously coated with phosphorescent pigments. This optical method, non-Intrusive and flexible, has been implemented at a laboratory scale, on an aeraulic test bench.On the other hand, we have developed a numerical model allowing to determine the distribution of the residence time to master the flows at the exit of surrounding walls to optimize them and extrapolate them at the industrial scale. This analytical approach is based on a modelling by coupling MFN by finite volume types via the Code Saturn and DEM by discrete elements of the solid behavior by means of the code SIGRAME. Finally a confrontation of the DTS of the digital model with the experimental DTS has been done

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Hu, Wen. "Contribution à l'Etude du Couplage du Rayonnement Thermique avec la Technique CFD dans le Contexte du Bâtiment." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0061/these.pdf.

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La pratique du couplage du rayonnement thermique avec la technique CFD est certainement un des moyens les plus efficaces pour faire face à une prédiction de plus en plus exigeante du confort thermo-aéraulique dans les bâtiments. Cependant une étude bibliographique montre que dans la majorité des codes CFD actuels, le rayonnement thermique est encore soit non traité, soit traité comme en milieu semi-transparent, non approprié pour interpréter les échanges radiatifs inter-surfaces privilégiés au bâtiment. Une nouvelle pratique du couplage du rayonnement thermique en milieu transparent avec la technique CFD sous ESTET a été mise au point dans ce mémoire. Ceci consiste à développer un module compétent du rayonnement thermique représentant correctement les échanges radiatifs aussi bien pour les enceintes convexes que concaves, et également compatible à intégrer dans CFD. Vu diverses incompatibilités et des contraintes relatives à ESTET, le système de radiosités parmi les procédés possibles a été retenu d'après un compromis entre la précision et l'efficacité. Pour paramétrer ce système de radiosités, le traitement des facteurs de forme a directement adapté et exploité les données géométriques destiné au CFD. L'importation des techniques d'infographie est mise en jeu: la méthode de lancer de rayon élimine des obstacles, et la méthode des éléments finis et la technique d'hémisphère prennent le relais et s'appliquent alternativement afin de trouver les facteurs de forme précis en maintenant aussi une rapidité de calcul. L'itération de Gauss-Seidel modifiée avec sur-relaxation permet d'acquérir une solution pertinente du système des radiosités dont les sorties de flux incident radiatif sont importées au code ESTET. Ceci met en évidence l'influence sur le champ de température et aussi l'incidence sur le champ dynamique de vitesse grâce au bilan des flux thermiques de la frontière d'écoulement. La qualité et la fiabilité de ce modèle sont enfin assurées par une qualification adaptée
The practice of the coupling of the thermal radiation with the CFD technique is certainly one of the most efficient means to face a more and more demanding prediction of thermo-hydraulic comfort in buildings. However a bibliographical survey shows that in the majority of present CFD codes, the thermal radiation is still or not treated, or treated in a manner in semi-transparent medium, not suitable to interpret the inter-surface radiative exchanges particularly in buildings. A new practice of the coupling of the thermal radiation in transparent medium with the CFD technique under ESTET was put into effect in this thesis. It consists in developing a module of thermal radiation, competent to represent correctly the radiation exchanges in convex enclosures as well as concave enclosures, and also capable to integrate in CFD code. In view of various incompatibilities and some constraints relative to ESTET, the system of radiosity among these possible approaches has been adopted according to a compromise between the precision and the efficiency. In order to parameterise the radiosity system, the treatment of form factors directly adapted and exploited the coded geometric data for CFD. The importation of some computer graphical techniques is implemented: the ray tracing method eliminates obstacles, and the finite-elements method and the hemisphere technique took over and alternately are applied so as to find the precise form factors with a considerable efficiency. The Gauss-Seidel modified iteration permit to acquire a pertinent solution of the radiosity system whose results of radiation incidental flux are exported to the ESTET code. This put in evidence the influence on the thermal field of temperature and the impact on the dynamic field of speed by the balance of the thermal flux on internal enclosure surface. The quality and reliability of this model are lastly assured by a consecutive qualification

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Hu, Wen Brau Jean. "Contribution à l'Etude du Couplage du Rayonnement Thermique avec la Technique CFD dans le contexte du Bâtiment." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=hu.

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Vitillo, Francesco. "Contribution expérimentale et numérique à l’amélioration de l’échange thermique des échangeurs de chaleur compacts à plaques." Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0039/document.

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Abstract:

Dans le cadre du programme CEA R&D pour développer un prototype industriel de Réacteur à Neutrons Rapides refroidi au Sodium (RNR-Na), cette thèse vise à proposer une technologie d'échangeur de chaleur compact innovant. Afin d'augmenter la compacité globale du composant la conception est réalisée d’un canal: il peut être considéré comme le résultat de la superposition de deux canaux ondulés en opposition de phase. Afin de fournir un modèle numérique physiquement cohérent, un nouveau modèle de turbulence à viscosité turbulente non linéaire nommé modèle ASST a été développé et implémenté dans le solveur ANSYS FLUENT ®. Il a été démontré que le modèle ASST peut fournir une alternative intéressante aux modèles plus complexes. Pour valider le modèle ASST, deux montages expérimentaux ont été réalisés, dont un utilisant la Vélocimétrie Laser à franges et l'autre la Vélocimétrie Laser par images de particules. Pour la validation thermique, l'installation "VHEGAS" a été construite. Une fois le modèle ASST validé, les performances pour différentes géométries peuvent être étudiées. Enfin, il a été montré que la géométrie innovante est la plus compacte parmi les autres technologies d'échangeurs de chaleur compacts type PCHE
In the framework of CEA R&D program to develop an industrial prototype of Sodiumcooled Fast Reactor, the present thesis aimed to propose an innovative compact heat exchanger technology. In order to increase the global compactness the basic idea of this work is to design a channel were the fluid flow is as much three-dimensional as possible. In particular the channel can be thought as the result of the superposition of two undulated channels in phase opposition. To numerically provide a physically-consistent model, a new non-linear eddy viscosity named Anisotropic Shear Stress Transport (ASST) model has been developed and implemented into the available solver ANSYS FLUENT. To validate the numerical model, two experimental sections have been used to acquire an extensive aerodynamic database, whereas, to validate the thermal modeling approach, the VHEGAS facility has been built. Once having validated the ASST model, correlations for friction factor and Nusselt number for various geometries could be obtained. Finally, it has been shown that the innovative channel is the most compact one among the most important existing industrial compact heat exchanger technologies

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Mballo, Souleymane. "Quantification et modélisation des services climatiques rendus par les arbres dans une rue canyon." Thesis, Rennes, Agrocampus Ouest, 2022. http://www.theses.fr/2022NSARD097.

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Abstract:

Le changement climatique global et les épisodes extrêmes qu’il induit sont devenus l’un des enjeux majeurs de ce siècle. La compréhension du microclimat en milieu urbain suscite une attention croissante de la part des chercheurs depuis quelques années, en raison des phénomènes de surchauffe observés en ville et de la densité de population qui en font un environnement sensible aux vagues de chaleur. De nombreuses études ont montré que la végétation peut réduire la température de l’air en ville, mais ces bénéfices dépendent de l'environnement construit, et de nombreuses variables souvent non maitrisées en ville, comme la disponibilité de l'eau pour les végétaux. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à analyser et quantifier les services climatiques rendus dans une rue canyon par des arbres en confort hydrique. Elle s’appuie sur une double approche associant expérimentation et modélisation. Des campagnes de terrain ont été réalisées sur une maquette arborée à l’échelle (1/5) installée en milieu extérieur sur le site de l’Institut Agro, à Angers, France. Sur le plan numérique, des simulations 2D du climat distribué en régime instationnaire ont été réalisés selon une approche de type CFD. Entre autres résultats, les travaux de cette thèse ont montré que la rue canyon crée une surchauffe pouvant aller jusqu’à 2.8 °C pendant la nuit, et jusqu'à 2.4°C pendant la journée, et que les arbres peuvent réduire la température de l'air dans la rue de 2.7 °C pendant la journée et améliorer le confort humain thermique en réduisant jusqu’à 8 °C les valeurs de l’UTCI à la mi-journée. Ce travail fournit des éléments de quantification qui pourront aider les décideurs dans leur politique d’aménagement
Global climate change and the extreme events it induces have become one of the major issues of this century. Understanding the microclimate in urban areas has received increasing attention from researchers in recent years, due to the overheating phenomena observed in cities and the population density that makes them a sensitive environment for heat waves. Several studies have shown that vegetation can reduce air temperature in cities, but these benefits depend on the built environment, and on many variables often not controlled in cities, such as water availability for plants. In this context, this thesis aims to analyze and quantify the climatic services provided in a canyon street by well-watered trees. It is based on a double approach combining experimentation and modeling. Field campaigns were carried out on a tree model at scale (1/5) installed in an outdoor environment on the site of the Institut Agro, in Angers, France. On the numerical approach, 2D simulations of the distributed climate in unsteady regime were performed using a CFD approach. Among other results, the work of this thesis showed that the canyon street creates overheating of up to 2.8 °C during the night, and up to 2.4 °C during the day, and that trees can reduce the air temperature in the street by 2.7 °C during the day, and improve human thermal comfort by reducing mid-day UTCI values by up to 8 °C. This work provides quantification elements that can help decision makers in their planning policies

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Chaomuang, Nattawut. "Caractérisation expérimentale et modélisation des écoulements d’air et transferts thermiques dans un meuble frigorifique fermé." Thesis, Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France, 2019. http://www.theses.fr/2019IAVF0017/document.

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Abstract:

L'utilisation des meubles frigorifiques de vente fermés a augmenté régulièrement dans les supermarchés en raison des économies d'énergie réalisées par rapport aux meubles ouverts. D’où la nécessité d'élargir les connaissances scientifiques à ce type de meuble. Pour l’instant la plupart des études de la littérature ont porté sur l'amélioration de l'efficacité énergétique après l'installation de portes, tandis que les études sur les mécanismes de transfert de chaleur dans les meubles frigorifiques fermés sont rares. De plus, il convient d’étudier également les circulations d’air car ils influencent les échanges de chaleur entre l’air et les produits, donc leur température. Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre les phénomènes d’écoulement d’air et de transfert de chaleur dans les meubles frigorifiques fermés par la mise en œuvre d'approches expérimentales et numériques.Des investigations expérimentales ont été menées sur un meuble frigorifique fermé placé dans une cellule d’essai à température contrôlée. Quatre-vingts thermocouples calibrés répartis dans le meuble ont permis d’observer les évolutions spatio-temporelles des températures de l’air et du produit dans différentes conditions de fonctionnement. Nous avons fait varier la température de l'air ambiant (15, 19, 24 et 29 ° C), le volume occupé par le produit (meuble vide ou plus ou moins chargé de blocs de méthylcellulose) et la fréquence d'ouverture des portes (0 : fermé en permanence, 10, 20, 40, 60 Ouvertures Par Heure - OPH). Des expériences ont également été réalisées dans une configuration ouverte du meuble frigorifique (portes complètement retirées) afin de déterminer les avantages des portes sur les performances thermiques.Les résultats ont montré que lorsque les portes étaient fermées en permanence, les champs de température étaient similaires quels que soient la température ambiante et le pourcentage de volume occupé : la température la plus élevée se situe à l’avant de l'étagère supérieure alors que la température la plus basse est observée à l’arrière de l'étagère inférieure. Cette répartition change lorsque les portes sont périodiquement ou définitivement ouvertes : la position où la température est la plus élevée migre vers l’avant de l'étagère du milieu. Même pour une fréquence très élevée d’ouverture des portes (60 OPH), les températures de l’air et des produits dans le meuble fermé sont restées plus basses d’au moins 1,0 ° C par rapport au meuble sans portes.Des mesures de vitesse d'air par anémométrie à fil chaud au niveau du rideau d’air ont permis d'observer son allure générale tandis que les mesures effectuées dans le conduit arrière ont permis de quantifier la répartition du flux d'air à travers le plaque arrière perforée. L’utilisation d’une technique de vélocimétrie par image de particules (PIV) a permis de caractériser le rideau d’air avec une résolution et une précision spatiale supérieures. Les résultats ont notamment montré l’existence d’une zone de recirculation de l'air dans la partie supérieure du meuble où l’on observe également une infiltration d'air ambiant chaud par les fentes présentes autour des portes. Ceci induit une augmentation de la température du rideau d'air. Des simulations numériques bidimensionnelles d’écoulement (CFD) avec le modèle de turbulence k-ε ont permis de reproduire les principaux phénomènes d'écoulement observés par PIV et de voir leur influence sur la distribution de température dans le meuble.Enfin, un modèle simplifié des transferts de chaleur a été développé par une approche zonale en régime permanent et en régime transitoire ce qui permet respectivement de prévoir les températures moyennes de l’air et du produit et les fluctuations de température en fonction des cycles marche / arrêt du compresseur. Le modèle transitoire a été résolu avec une approche spectrale. L'influence de différents paramètres sur les niveaux de température et l'amortissement des fluctuations peut ainsi être identifiée
The use of closed refrigerated display cabinets in supermarkets has been increased steadily because of the potential energy savings compared to open ones. This growing trend has contributed to the necessity to expand research in the field of retail refrigeration. Most studies in literature, however, focused on the improvements of energy efficiency after door installation while studies on the mechanism of heat transfer and airflow within closed display cabinets are still limited. In fact, the airflow pattern influences the heat exchange between air and products, thus, product temperature. This PhD thesis aims to gain an insight into the mechanism of airflow and heat transfer in closed refrigerated display cabinets by the implementation of experimental and numerical approaches.Experimental investigations were conducted in a closed refrigerated display cabinet (an integral type with a single band air curtain and two double-glazing doors) located in a controlled-temperature test room. Air/product temperatures and air velocity are the main parameters taken into investigations. Eighty calibrated thermocouples distributed throughout the cabinet made it possible to observe the spatial and temporal evolutions of the air and product temperatures under different operating conditions. These conditions were ambient air temperature (15, 19, 24 and 29 °C), product-occupied volume (unloaded, half-loaded and full-loaded with test packages made of methylcellulose), door-opening frequency (0 - permanently closed, 10, 20, 40, 60 Openings Per Hour - OPH) and opening duration (15s and 30s). An automatic door opening system was developed and allowed to apply the opening regime as prescribed in the standard test (EN ISO 23953-2, 2015). The experiment was also conducted in an open configuration of the cabinet (doors were completely removed) to determine the benefits of the doors on the temperature performance. The results showed that when the doors were permanently closed, the temperature distribution in the cabinet was similar whatever the ambient temperatures and occupied-volume percentages – the highest temperature position at the front-top shelf and the lowest temperature position at the rear-bottom shelf. The temperature distribution changed when the doors were periodically or permanently open – the front of the middle shelf became the highest temperature position while the lowest temperature position remained at the rear-bottom shelf. However, the air and product temperatures in the cabinet with doors remained lower despite a very high door-opening frequency (i.e. 60 OPH, product temperatures at least 1.0 °C lower), compared to the case without doors.Air velocity measurement using a hot-wire anemometer at the front of the cabinet from the discharge to the return air grilles allowed to observe the shape of the air curtain, while the measurement in the rear duct allowed to quantify the air flow distribution over the perforated back panel of different shelves. The use of a Particle Image Velocimetry (PIV) technique allowed the characterization of the air curtain with higher spatial resolution and accuracy. The result showed a zone of air recirculation at the upper part of the cabinet where warm ambient air infiltration through the door gaps was also observed, leading to an increase in the air curtain temperature. A 2D-CFD k-ε turbulence model was developed to reproduce the main flow phenomena observed by PIV so that its influence on the internal temperature distribution can be examined.Finally, a simplified heat transfer model was developed based on a zonal approach in both static and dynamic regimes which permits, respectively, the predictions of time-averaged air and product temperatures and temperature fluctuations according to the on/off cycle of the compressor regulation. The dynamic model was solved with a spectral approach, thus the influence of different parameters on the damping of the temperature fluctuations can be identified

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Danca, Paul Alexandru. "Stratégies de ventilation pour l'amélioration de la qualité de l'environnement intérieur dans les véhicules." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S089.

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Abstract:

La prédiction des conditions thermiques confortables à l'intérieur d'une cabine de véhicule reste un défi en raison du comportement transitoire de cet environnement. Le développement des modèles d'écoulement reste toujours une préoccupation pour les chercheurs en raison de la géométrie complexe de la cabine et de la complexité du système de ventilation (débit, emplacement et géométrie des diffuseurs d'air). Le confort thermique a été largement étudié dans le bâtiment, alors que le confort thermique dans les véhicules est un sujet relativement nouveau, avec peu d'études qui y sont dédiées. La norme actuellement disponible destinée à l'évaluation de l'environnement thermique du véhicule, EN ISO 14505, propose des modèles d'évaluation des bâtiments, qui ne répondent pas aux exigences de l'évaluation de l'environnement cabine. Contrairement à l'environnement intérieur des bâtiments, le climat de la cabine de véhicule est dominé par des conditions transitoires thermiques: environnement thermique fortement non uniforme associé aux vitesses élevées de l'air localisé, des niveaux plus élevés d'humidité relative, le flux de chaleur solaire et le flux de chaleur radiatif des surfaces intérieures, l'intensité solaire et sa diffusion sur les différents types de matériaux et niches de surface de la cabine, les angles d'incidence du rayonnement solaire, etc. En l'absence de modèles d'évaluation adaptés à cet environnement, la littérature disponible est dispersée autour des articles traitant des conditions environnementales dans le véhicule susceptible d'affecter le confort thermique de l'homme ainsi que de celles concernant la réaction de l'homme et la perception de son interaction avec l'environnement. Dans ce contexte, nous avons décidé d'orienter le sujet de la thèse autour de la problématique complexe de l'environnement thermique de la cabine et de ses effets sur l'état thermique du conducteur et du passager. Le manuscrit présente des études numériques et expérimentales des effets de différentes grilles passives sur le confort thermique des passagers. Ainsi, les objectifs généraux du projet de recherche doctorale pourraient être résumés comme suit: approfondir les connaissances et comprendre les phénomènes thermiques qui se produisent dans l'environnement thermique de la cabine; développer un mannequin thermique avancé capable d'évaluer le confort thermique de la cabine; développer et valider un modèle numérique complexe afin de mieux comprendre les phénomènes complexes précédemment évoqués. Ces trois objectifs généraux visaient à soutenir l'objectif principal de la recherche doctorale, à savoir: l'amélioration de la sensation thermique des occupants du véhicule, par la mise en œuvre de diffuseurs d'air innovants. À cette fin, nous avons orienté nos recherches vers des diffuseurs à géométrie spéciale permettant des mécanismes de contrôle du débit et permettant d'améliorer le mélange entre l'alimentation en air par le système de ventilation et l'air ambiant dans la cabine. Au cours de la quête complexe, nous pourrions avoir l'opportunité de nous familiariser avec les phénomènes thermiques, afin d'analyser le rôle réel joué par les paramètres d'environnement transitoires, dans la perception du confort thermique et dans son estimation. Pendant toute cette quête, nous avons essayé de rester sur une ligne qui permettrait finalement de répondre à un ensemble de questions fondamentales, à savoir: dans quelle mesure ce type de paramètres peut affecter la perception du confort, ainsi que les conséquences d'une évaluation "incomplète" proposée par les modèles existants ? Dans ce contexte, comment la conception de la ventilation et de la climatisation est-elle affectée par l'utilisation des modèles actuels pour pré-évaluer le bon fonctionnement des systèmes CVC - en particulier pour les véhicules – et un environnement acceptable pour ses utilisateurs ?
Prediction of comfortable thermal conditions inside a vehicle cabin is still a challenge due to the transient behavior of this environment. Understanding flow patterns is still difficult nowadays for researchers due to the complexity of the interior cabin geometry and of the ventilation system (flow rate, location and geometry of the air diffusers). Thermal comfort has been widely studied in build environments, while thermal comfort in vehicles is a relatively new subject, with fairly few extensive studies that are exploring all possibilities of investigation in this direction. The currently available standard intended for the evaluation of vehicle thermal environment, EN ISO 14505, propose models extensively used for buildings, which do not seem to be entirely adapted for the vehicular space. Unlike the indoor environment from buildings, the vehicular cabin climate is dominated by thermal transient conditions: the strongly non-uniform temperature distributions, both in air and on the surfaces, associated with the high localized air speeds, the relatively higher levels of relative humidity compared to the buildings, the solar radiation intensity, and the radiative heat exchange from the interior surfaces, the angles of incidence of the solar radiation etc. In the absence of the evaluation models adapted to this environment, the available literature is dispersed around those papers dealing with environmental conditions inside the vehicle that might affect the human thermal comfort and those concerning the human’s response and perception of its interaction with the environment. In this context, we decided to orient the research work in this thesis around the complex problematic of cabin thermal environment and its effect on driver’s and passenger’s thermal state. The thesis presents numerical and experimental studies of the effects of an improved set of dashboard air diffusers over passengers’ thermal comfort. The general objectives of the doctoral research project could be summarized as following: to deepen the knowledge and to understand thermal phenomena that occur in cabin thermal environment; to develop and validate a complex numerical model in order to get insight into the complex phenomena previously evoked. These three general objectives were intended to sustain the main goal of the doctoral research that is: improvement of thermal sensation of vehicle occupants, by implementation of innovative air diffusers. To this end we oriented our research towards diffusers with a special geometry that allows flow control mechanisms resulting in the improvement of mixing between air supply by the ventilation system and the ambient air in the cabin. During the complex quest, we could have the opportunity to become familiar to the intricate thermal phenomena, to analyze the real role played by transient environment parameters perceiving thermal comfort and in its estimation. During all this quest we tried to stay on a line that would ultimately allow to respond to a set of fundamental questions, namely: To what extent this kind of parameters can affect the perceiving of comfort, and also the consequences of an "incomplete" assessment proposed by the existing evaluation models ? How is, in this context, affected the ventilation and air conditioning design due to the use of current models for pre-evaluating a good functioning of the HVAC systems – in particular for vehicles - and an acceptable environment for their users ?

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Wannassi, Manel. "Etude des transferts thermiques par batteries de jets pour la trempe du verre." Thesis, Valenciennes, 2013. http://www.theses.fr/2013VALE0022/document.

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Abstract:

La trempe à l’air est largement utilisée dans les procédés de production de verre de sécurité. L’obtention d’une distribution de contraintes adéquate requiert un refroidissement intense et homogène à la fois, et ces deux propriétés sont difficiles à obtenir sur la courte durée de la trempe. Les batteries de jets utilisées dans la plupart des systèmes de trempe produisent un refroidissement adéquat mais souffrent d’inhomogénéité, à l’origine de défauts de trempe et de casse durant le processus.L’objectif de cette thèse est d’explorer des nouvelles configurations qui améliorent l’homogénéité du refroidissement en préservant son intensité. L’approche choisie consiste à implanter des jets rotatifs dans les réseaux de manière à accentuer le mélange des jets avant impact. Les études ont été menées principalement par simulation numérique, corroborées par des visualisations par enduit gras sur un banc d’essai dédié, conçu et réalisé dans le cadre de cette thèse.La première phase a été consacrée à la conception des générateurs de jets rotatifs et à l’étude de leur dynamique en mode isolé. Le développement d’une structure tourbillonnaire se formant à l’entrée de chaque lobe du dispositif de mise en rotation a été mis en évidence. L’interaction des jets rotatifs dans le réseau de refroidissement constitue la deuxième phase. Il apparait que la structure cellulaire du schéma d’impact n’est que marginalement perturbée par les jets rotatifs et que la présence de ces derniers n’influe que peu sur la dynamique de l’écoulement. Enfin, la modélisation détaillée des transferts de chaleur sur la plaque d’impact montre que les jets rotatifs ne contribuent que faiblement au refroidissement, mais que l’interférence avec le réseau de jets simples augmente légèrement le transfert de chaleur local au niveau de leur impact. Sans avoir obtenu les résultats escomptés, cette thèse a toutefois montré la complexité du système et le couplage fort entre les phases d’alimentation et d’évacuation de l’air de refroidissement
Air quenching is widely applied in security glass manufacturing processes. Proper residual stresses distribution requires strong and homogeneous cooling and both are difficult to achieve over the very short time of the tempering process. Jet arrays used in most processes provide with sufficient cooling but suffer from inherent inhomogeneity, leading to quality loss of the glass product and, in extreme cases, to unacceptable breaking numbers during production.The objective of the present study is to investigate ways to improve cooling homogeneity while maintaining efficiency. For this purpose, swirling jets are located inside the jet arrays to enhance jet mixing prior to impingement. Numerical simulation is performed, corroborated by oil flow visualization and a dedicated test bench has been designed and set up within the frame of this thesis.The first part was concerned with the design of swirlers and their dynamic behaviour in standalone mode. It has been shown that a vortex is forming at the inlet of each swirl compartment. Inserting the swirlers within jet arrays constitutes the seconf phase. It turns out that the cellular structure of the impingement pattern is only marginally affected by the swirlers, which have a weak influence on the flow dynamics. Last, the detailed heat transfer modeling on the impingement surface shows that the swirlers themselves do barely contribute to the overall cooling, while the coupling with the simple jet array slightly improves the local heat transfer close to the impingement area. Although the expected outcome was not achieved, this thesis showed the flow complexity as well as the strong coupling between the feeding and the exhaust phases experienced by the cooling air

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Bizzari, Romain. "Modélisation aérodynamique et thermique des plaques multiperforées en LES." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0101/document.

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Abstract:

Dans les chambres de combustion aéronautiques, le refroidissement par micro-percage est la technique privilégiée pour protéger les parois contre les gaz chauds. L’air frais provenant du contournement traverse des milliers de perforations inclinées et for- ment des micro-jets. Ces derniers coalescent en un film qui protège les parois du tube a flamme. Avec les moyens informatiques actuels, effectuer une simulation aux grandes échelles d’un moteur réel est impossible. En effet, le nombre de micro-trous est beaucoup trop important pour permettre une résolution détaillée de chacun. Des modèles numériques sont donc nécessaires. Le modèle homogène, développé en 2008, permet de simuler des plaques multiperforees avec des maillages dont la résolution est supérieure a celle du trou. Il ne permet cependant pas de représenter la pénétration ni le mélange des jets avec les gaz chauds. Pour remédier a cela, une approche hétérogène, appelée modèle a trou épaissi, a été développée au cours de cette thèse. La précision étant toujours relative au maillage, une méthode de maillage adaptatif augmentant automatiquement la résolution dans les zones clés a été propose afin d’obtenir de meilleurs résultats pour un faible surcoût. Predire la température des parois du tube a flamme est l’objectif final des ingénieurs. A cet effet, une méthodologie appelée Adiab2colo, permettant d’évaluer la température de paroi a partir d’un calcul adiabatique non résolu, a également été développée. Ces trois techniques sont maintenant couramment utilisées par Safran Helicopter Engine pour la conception des moteurs de demain
Numerical simulation is progressively taking importance in the design of an aero- nautical engine. However, concerning the particular case of cooling devices, the high number of sub-millimetric cooling holes is an obstacle for computational sim- ulations. A classical approach goes through the modelling of the effusion cooling by homogenisation. It allows to simulate a full combustor but failsin representing the jet penetration and mixing. A new approach named thickened-hole model was developed during this thesis to overcome this issue. A work on improving the mesh resolution onkey areas thanks to an automatic adaptive method is also presented, leading to a clear breakthrough. In parallel, as the flame tube temperature is a cornerstone for the combustor durability,a low-cost approach is proposed to predict it. To meet the time-constraints of design, it is based on thermal modelling instead of a direct thermal resolution

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Beust, Clément. "Modélisation multi-échelles d’un système de stockage thermique de vapeur par Matériau à Changement de Phase (MCP)." Thesis, Pau, 2019. http://www.theses.fr/2019PAUU3029.

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Abstract:

Dans un procédé industriel dans lequel de la vapeur intervient, l’intégration d’une solution de stockage de vapeur permet de découpler sa production de son utilisation ; cela permet de réaliser des économies d’énergie, ou bien de valoriser l’énergie thermique d’un effluent de vapeur autrement perdu. Le stockage de vapeur est par ailleurs crucial pour les centrales solaires thermiques à génération directe de vapeur. Ce travail porte sur la modélisation d’un système de stockage de vapeur par Matériau à Changement de Phase (MCP) de type tubes-calandre. Ces systèmes stockent l’énergie thermique de la vapeur via la chaleur latente de changement de phase solide-liquide d’un matériau dit MCP. Les transferts de chaleur dans un module de stockage sont souvent influencés par les mouvements de convection naturelle du MCP liquide pendant la fusion ou la solidification. La prédiction des performances thermiques d’un module requiert de simuler ces mouvements à l’aide d’un modèle de mécanique des fluides numériques (Computational Fluid Dynamics ou CFD) à maille fine, dont les temps de calculs sont incompatibles avec les besoins du dimensionnement. L’objectif de ce travail est de développer un modèle de dimensionnement et de prédiction des performances d’un module de stockage, qui tienne compte des phénomènes physiques d’échelle fine tout en permettant des temps de calcul raisonnables. L’approche de modélisation est multi-échelles : deux modèles de finesses différentes sont utilisés, à savoir un modèle CFD fin du MCP, et un modèle système d’un module.Le modèle CFD se fonde sur l’approche enthalpie-porosité de Voller, qui permet de simuler en 3D le changement de phase solide-liquide, en tenant compte des mouvements du MCP en phase liquide. La sensibilité du modèle à plusieurs de ses paramètres caractéristiques du changement de phase est étudiée, sur deux cas d’étude pour lesquels les mouvements de convection naturelle sont d’intensités différentes. Les effets d’influence croisée des paramètres sont mis en évidence. La comparaison à des résultats expérimentaux permet de dégager des préconisations pour l’utilisation du modèle. Les valeurs de la chaleur latente et de la plage de température du changement de phase du MCP s’avèrent fondamentales pour les deux cas étudiés, ce qui souligne l’importance de caractériser précisément le MCP pour la simulation numérique du changement de phase solide-liquide. La constante de zone pâteuse, qui détermine le taux de freinage de l’écoulement de liquide au niveau du front de fusion ou de solidification, a une influence différente selon le cas d’étude, aussi bien du point de vue de la tendance suivie par les résultats que de la valeur optimale à adopter. Il est ainsi préconisé de caler ce paramètre sur des résultats expérimentaux, lorsque cela est possible.Le modèle système représente l’écoulement 1D d’eau liquide / de vapeur dans les tubes d’un module, et les transferts de chaleur et le changement de phase dans le MCP à l’extérieur des tubes. Le MCP y est représenté par un modèle de conduction pure avec conductivité équivalente. Le modèle CFD est utilisé pour simuler un module de stockage prototype, installé au CEA Grenoble, avec tubes à ailettes segmentées ; le MCP est du nitrate de sodium (point de fusion : 305°C). Les résultats CFD permettent d’obtenir une loi d’échange thermique 1D entre le tube et le MCP, qui tient compte des échanges convectifs, et de l’intensification des transferts par les ailettes et les inserts conducteurs disposés dans le MCP. Cette loi est utilisée pour calculer une conductivité équivalente du MCP pour le modèle système. La méthodologie de modélisation est validée sur des essais de charge du module prototype (fusion du MCP et condensation de vapeur). Le modèle système reproduit correctement le taux de charge transitoire prédit par le modèle CFD, ainsi que celui mesuré expérimentalement, pour un temps de calcul 10 à 90 fois plus faible
In an industrial process where steam is employed as a heat carrier, the integration of a steam storage solution allows to make the production of steam independent of its usage. Steam storage technologies can be used to decrease the energy consumption of the process, or to valorize waste heat from steam flows. Steam storage is also crucial for thermal solar power plants with direct steam generation. This work presents a model of a shell-and-tube steam storage system using Phase Change Material (PCM). These systems store the thermal energy of steam through the latent heat of the solid-liquid phase change transition of a material called PCM. The heat transfers in a storage module are often influenced by the natural convection flow of the liquid PCM during fusion and solidification. Predicting the thermal performances of a module can only be done by simulating this flow with a Computational Fluid Dynamics (CFD) numerical model with a fine mesh, whose computational times are too high for engineering needs. The goal of this work is to develop a model for the design and the performance prediction of a storage module, which takes into account the fine physical phenomena while having reasonable computational times. A multi-scale modelling approach is adopted: both a fine CFD model of the PCM and a system model of a storage module with a coarser mesh are employed.The CFD model is based on the enthalpy-porosity approach, which allows 3D simulation of solid-liquid phase change, and takes into account the movements of the liquid PCM. The sensitivity of the model to several parameters which characterize the phase change is studied, on two case studies where the natural convection flows has different amplitudes. The crossed influences of the parameters are identified. The comparison to experimental results allows to emit good practices for the use of the model. The values of the latent heat and of the temperature interval where the phase change takes place appear to be fundamental for both cases; this shows that the precision of the PCM characterization is very important for the numerical simulation of solid-liquid phase change. The mushy zone constant, which governs the damping of the liquid flow in the vicinity of the fusion or solidification front, has a different effect on the results and a different optimal value depending on the case study. Therefore, it is recommended to fit the value of this constant on experimental data, whenever such data are available.The system model represents the 1D liquid water / steam two-phase flow in the tubes of a module, and the heat transfers and the phase change in the PCM outside the tubes. The PCM is represented by a purely conductive model with an equivalent conductivity. A prototype storage module with segmented fins, installed at CEA Grenoble, is simulated with the CFD model; sodium nitrate is used as PCM (phase change temperature: 305°C). A 1D law for the heat transfer between the tube and the PCM is obtained from the CFD results; this law takes into account the convective heat transfer, and the heat transfer enhancement by the fins and the conductive inserts that are disposed in the PCM. An equivalent conductivity of the PCM in the system model is computed from the law. The modelling methodology is validated on charge tests from the prototype module (PCM fusion and steam condensation). The system model correctly reproduces the transient heat transfer rate to the PCM that the CFD predicts and the one measured experimentally, while allowing 10 to 90 times shorter computational times

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Bari, François. "Modélisation aérothermique pour la gestion de la chaleur sous capot d'une motoneige." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/8339.

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Abstract:

Les problématiques liées à la gestion de la chaleur sous capot sont importantes lors du développement de nouveaux véhicules terrestres. Jusqu’à maintenant, les approches les plus courantes pour les caractériser et s’assurer du bon comportement des véhicules étaient principalement expérimentales. Les test sont de plus en plus remplacés par des modèles numériques permettant un gain ﬁnancier et de temps considérable. L’approche numérique est désormais répandue dans l’industrie automobile, et on l’applique ici dans le cas d’une motoneige aﬁn de caractériser son comportement aérothermique, à l’aide de l’outil CFD. L’utilisation du modèle, validé à l’aide d’essais sur le terrain, permet alors l’optimisation des paramètres inﬂuençant la gestion thermique, et ainsi l’harmonisation des traitements acoustiques appliqués en vue d’une réduction de bruit tout en respectant les besoins de refroidissement de ces appareils.

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Koueni, Toko Anicet Christian. "Etude des champs dynamique et thermique dans une enceinte semi-ventilée en convection naturelle." Rouen, 2016. http://www.theses.fr/2016ROUES054.

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Abstract:

Ce travail étudie expérimentalement et numériquement, les champs thermique et dynamique produits par une source linéaire de chaleur placée à la base d’une enceinte parallélépipédique en contact avec l’extérieur par l’intermédiaire de deux ou quatre ouvertures rectangulaires identiques. Deux enceintes M1 et M2, de rapports d’aspect respectifs H/L= 2,46 et 0,82, ont été successivement étudiées pour trois situations géométriques différentes. Dans les cas 11 et 12, l’enceinte M1 présente respectivement deux ouvertures symétriques localisées au bas de l'enceinte ou quatre ouvertures, deux situées au niveau du plancher et deux au niveau du plafond. Dans le cas 21, les deux ouvertures de l’enceinte M2 sont situées symétriquement au bas de l'enceinte. La source de chaleur peut être alimentée selon deux modes : puissance par unité de longueur constante ou température constante pour lesquels elle se comporte respectivement comme un système du premier ou du second ordre. Les études expérimentales ont été réalisées pour les cas 11, 12 et 21, en situations instationnaire et stationnaire, en mesurant les champs de température moyenne au sein de l’enceinte au moyen de thermocouples et le champ vertical des différences de pression statique à l’aide de capteurs de pression placés en parois. Les études numériques ont été menées par DNS pour les cas 11 et 12 en considérant que la source de chaleur est à température constante. L’approche analytique a été limitée au cas stationnaire d’un modèle à zones dans lesquelles la température est constante ou varie linéairement avec l’altitude. Dans le mode puissance par unité de longueur constante, les résultats expérimentaux montrent qu’avant d’atteindre un état stationnaire, le remplissage thermique de l’enceinte est contrôlé par la constante de temps de la source. Dans les cas 11 et 21, selon la valeur du rapport d’aspect, le panache peut rester centré ou dévié dès le début du chauffage ou après un certain temps vers une des parois latérales. De même, la région supérieure peut être homogène en température ou stratifiée et les écoulements présents aux ouvertures peuvent être symétriques ou dissymétriques. Le cas 21 présente une similarité avec celui de la « filling box » de Baines et Turner (1969) uniquement dans la phase initiale de chauffage. Dès que l’intérieur de l’enceinte est chauffé, les modifications de pression statique induisent des échanges gazeux avec l’extérieur qui se traduisent par un chauffage de la région située autour du panache. Dans le mode température constante, dans le cas 11, le panache reste centré en raison de l’effet stabilisant de ce mode de chauffage. Cette situation fait que ce cas est très similaire au cas 21. Dans le cas 12, la hauteur neutre se retrouve très rapidement à z/H=0,6 ce qui favorise l’entrée d’air extérieur au niveau des ouvertures basses et la sortie de l’air chaud par les ouvertures hautes. La zone basse de l’enceinte est peu chauffée et la zone supérieure est homogène en moyenne en température. Les comparaisons entre les champs de température et de différence de pression statique obtenus en situations stationnaires expérimentalement et numériquement montrent accord plus satisfaisant dans le cas 11 que dans le cas 12
We examine in this work from an experimental and numerical point of view, both the transient and stationary behaviour of the thermal and dynamical fields in a naturally ventilated space in presence of a heated line source located at the basis of the volume. Two rectangular boxes M1 and M2 with aspect ratios H/L= 2. 46 and 0. 82 are successively considered. These volumes are connected to the exterior either via two openings at the bottom (case 11 and 21) or via two openings at the bottom and two openings at the top (case 12). The heated line source is operated either in the constant power per unit length or in the constant temperature modes for which it can be considered as a first order or a second order system respectively. Experimental studies were performed by measuring temperature by means of thermocouples and static pressure differences using pressure sensors located on the lateral walls. The numerical studies were performed by DNS for cases 11 and 12, considering that the heat source is at a constant temperature. The analytical approach was limited to the stationary case of a zone model in which, in each zone, temperature is constant or varies linearly with height. In the constant power per unit length case, experimental results show that the time evolution of the filling box is controlled by the time constant of the line source. In cases 11 and 21, depending on the value of the aspect ratio, the plume is centred or displaced towards one of the lateral walls. Similarly, the upper region is found to be homogeneous in temperature or stratified and flows at the openings are observed symmetrical or dissymmetrical. In the constant temperature mode, in case 11 the plume stays centred due to the stabilizing effect of this heating mode. In case 12, the neutral height is located at z/H=0. 6 resulting in inflow through the lower openings and outflow through the upper openings. The lower region is at low temperature and the upper zone is homogeneous in temperature. Results obtained in case 21 are very similar to those of the filling box, Baines and Turner (1969) only during the initial phase. As soon as the inner volume is heated, changes of the static pressure induce inflows in the volume and inner recirculation resulting in heating of the region outside the plume. Comparisons between fields of mean temperature and static pressure differences obtained in stationary situations experimentally, numerically and analytically show a better agreement in case 11 that in case 21

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Ndombo, Jean-Marc. "Modélisation numérique d'un écoulement anisotherme dans un té de mélange par simulation des grandes échelles." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4370/document.

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Abstract:

Les fluctuations thermiques présentes dans les tés de mélange provoquent des contraintes thermiques qui peuvent mener à l'apparition de fissures qui se propagent plus ou moins rapidement dans la structure. Une possibilité pour réduire ces risques est d'installer des mélangeurs statiques (statics mixers) pour accroître le mélange. Une telle technologie a été utilisée par Utveckling AB depuis 1980 dans des installations nucléaires. Toutefois, ces technologies sont très coûteuses. C'est pour cette raison que plusieurs investigations numériques ont été faites pour prédire les fluctuations de température causées par le mélange turbulent dans cette configuration d'écoulement. On effectue la simulation numérique de l'écoulement sur deux types de té de mélange. L'un avec des bords droits et une paroi en Plexiglas, et l'autre avec des bords arrondis et une paroi en inox 304L. Dans le premier cas la condition de paroi est adiabatique et dans le second cas on effectue un couplage entre le code CFD (Computational Fluid Dynamic) Code_Saturne et le code SYRTHES pour l'analyse de la température dans le solide. L'apport principal de la thèse est la détermination des statistiques temporelles d'ordre élevé dans une configuration aussi complexe. En effet, les équations de transport de l'énergie cinétique turbulente, de la variance de la température et des flux thermiques turbulents sont déterminées dans les deux configurations (adiabatique et avec des parois en inox), ce qui montre l'influence de la paroi sur le transfert de chaleur en région proche paroi
Thermal fluctuations present in mixing tees cause thermal stresses that can lead to the appearation of cracks, which spread more or less quickly in the structure. One possibility to reduce these risks is to set static mixers (statics mixers) to increase the mixture. Such technology has been used by Utveckling AB since 1980 in nuclear installations. However, these technologies are very expensive. It is for this reason that many numerical investigations have been made to predict temperature fluctuations caused by turbulent mixing in this configuration flow. The resolution of the conservation equations is made with a finite volume approach using large eddy simulation or LES . The subgrid models used are Smagorinsky, WALE (Wall Adapted Local Eddy) and dynamic Smagorinsky. The SGDH model (Simple Gradient Di? Usion Hypothesis) is used for modeling greeting thermal subgrid and the turbulent Prandtl number is fixed one. Generation turbulence input field is made using the SEM method (Synthetic Eddy Method). The main contribution of this thesis is the determination of time turbulent statistic in a complex configuration. Indeed, the transport equations of turbulent kinetic energy, temperature variance and turbulent heat flux are determined in both configurations (adiabatic walls and stainless steel), which shows the influence of the wall on heat transfer in near-wall region

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Khallaki, Kaoutar. "Analyse numérique des mécaniques d'intensification du transfert thermique par promoteurs de tourbillons dans les échangeurs à tubes ailetés." Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/a058154b-2a0c-4692-a6e8-df40778d3325.

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Abstract:

Ce mémoire concerne l'amélioration des transferts thermiques dans les échangeurs de chaleur compacts à tubes et à ailettes planes continues. Dans ce travail, on étudie numériquement la topologie de l'écoulement et son influence sur le transfert thermique. Les effets de la variation de l'espacement inter-ailettes et de la vitesse frontale de l'écoulement sont analysés. Les résultats sont comparés et validés avec des essais expérimentaux aux niveaux dynamique et thermique. On montre que l'écoulement dans ce type d'échangeurs se caractérise par la présence de tourbillons en " fer à cheval " en amont des tubes qui augmentent le transfert thermique et qui interagissent avec la zone du sillage à l'aval des tubes qui est une zone de faibles échanges
This work is related to the heat transfer enhancement in compact finned tube heat exchangers. We study numerically the flow topology and its influence on heat transfer. The effects of fin spacing and velocity inlet variation are examined. Results are compared and validate with dynamic and thermal experimental measurements. This study shows that the flow in finned tube heat exchangers is characterised by the presence of horseshoe vortices in front of the tubes. These vortices increase the heat exchange and interact with a the dead zone located at the downstream of the tubes which is a region of a low heat transfer. Then, we propose an innovative technique of heat transfer intensification in continuous fin and tube heat exchangers by inserting vortex generators on fins

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Zussy, Timothée. "Calculs d’écoulements tridimensionnels au sein de la boucle d’air moteur, dans la culasse et la chambre de combustion des moteurs thermiques." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCA002.

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Abstract:

Les problèmes de pollution liés au secteur automobile sont connus depuis les années 1940. Les Etats-Unis ont été les premiers impactés à cause du "boom" automobile de l'entre-deux guerres, et ont mis en place les premières lois anti-pollution en 1960. Faisant suite à ces directives et aux deux chocs pétroliers, différents engagements de limitations d’émission pris au niveau planétaire sont nés depuis une vingtaine d’années. Le Protocole de Kyoto et les directives de l'Union Européenne (norme Euro 6c actuellement en vigueur) en sont les principales illustrations récentes. Cette thèse s’inscrit dans la continuité des travaux entrepris il y a presque cinquante ans, afin de poursuivre les efforts en matière de réduction de consommation et de pollution des véhicules automobiles. Elle propose ainsi une méthode de visualisation rapide avec les moyens informatiques actuels, du comportement aéraulique interne dans la culasse et la chambre de combustion des moteurs thermiques. L’objectif est de pouvoir prévoir ces variations de manière fiable et rapide à l’aide d’outils de simulation numérique, afin de limiter la fabrication, la quantité et le coût des prototypes à tester
Pollution problems related to the automotive sector have been known since the 1940s. The United States was the first to be impacted by the automotive "boom" of the inter-war period, and introduced the first anti-pollution laws in 1960. Following these directives and the two oil shocks, various commitments for global emission limitations have been born for some 20 years. The Kyoto Protocol and the European Union directives (Euro 6c currently in force) are the main recent illustrations. This thesis is in line with the work undertaken almost fifty years ago in order to continue efforts to reduce consumption and pollution of motor vehicles. It thus proposes a method of rapid visualization with the present computer means, of the internal aeraulic behaviour in the cylinder head and the combustion chamber of the spark-ignition engines. The goal is to be able to predict these variations reliably and quickly using numerical simulation tools, in order to limit the manufacture, quantity and cost of the prototypes to be tested

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Esteves, Nicolas. "Modélisation thermique et aéraulique des alternateurs pour les simulations de l’espace sous capot d’un véhicule automobile." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI124.

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Abstract:

Le but de ces travaux est de créer un modèle aérothermique, avec un temps de calcul court, d’un alternateur automobile intégré au sein d’une simulation complète d’un environnement sous-capot d’un véhicule. La prise en compte de leur influence au sein d'un comportement moteur est recherchée. Un modèle simplifié permettant la simulation du comportement aéraulique et thermique d’un alternateur a été développé. Il utilise une approche nodale afin de simuler les phénomènes thermiques et aérauliques du système. Différents algorithmes et une interface homme-machine permettent un paramétrage facile et rapide, et une implémentation automatique du modèle. En effet, le paramétrage du réseau nodal est fait automatiquement, l’utilisateur doit seulement rentrer les différents paramètres du système : dimensions, caractéristiques matériaux, pertes thermiques... Cela nous permet d’avoir aussi un modèle adaptable facilement à tout type d’alternateur. Le comportement aéraulique de l’alternateur est simulé via des coefficients de convection, intégrés au réseau nodal. Ces coefficients sont déterminés via des corrélations en fonction du nombre de Reynolds de l’écoulement. Pour chaque zone de l’écoulement d’air dans l’alternateur, ces corrélations ont été identifiées via une modélisation CFD de l’alternateur, lui-même validé par des essais aérauliques sur banc expérimental. Le modèle a été vérifié et validé via des essais expérimentaux thermiques. Il présente une erreur moyenne inférieure à 10%, et fonctionne sur l’ensemble des régimes d’utilisation. Il présente un temps de calcul de l’ordre de 2 minutes. Le modèle a été intégré dans une simulation simplifiée d’un environnement sous-capot. Une méthodologie de couplage a été développée, permettant l’intégration des données du modèle simplifié, au sein des simulations sous-capot. Ces simulations modélisent le comportement thermique des environnements sous-capot ainsi que le compartiment aéraulique. Les flux d’air sont simulés et le couplage du modèle simplifié permet d’intégrer l’influence thermique de l’alternateur, au sein de l’environnement sous-capot, ainsi que l’impact aéraulique de ce dernier. La méthodologie de couplage permet d’importer les valeurs de températures et de débits, estimées par le modèle simplifié, au sein du maillage d’une CAO de l’alternateur. Ces travaux sont en cours d’intégration dans les processus numériques du Groupe PSA. Différentes perspectives sont en cours d’étude, afin d’utiliser ce modèle sur d’autres éléments du sous-capot, ou d’autres machines tournantes, comme des moteurs électriques présents sur les véhicules hybrides et électriques
The objective of the thesis is to create a thermal model of an alternator, with a quickly time run. This model will integrate the influence of the alternator inside an under-hood simulation. A simplify model able to simulate the aerodynamic and thermal behaviour has developed. It use a nodal approach to simulate the aerodynamic and thermal behaviour. Different algorithms and an user’s interface able to a quickly set up and a automatically implementation. Indeed, the nodal, approach was realized automatically by the model, the user inform the dimensions of the alternator, the materials characteristics and the thermal losses. Thanks to we have a model that use with any automobile alternator. The aerodynamic of the alternator is simulate with convection coefficient via the nodal approach. These coefficients are estimated with correlations based on Reynolds of the flow. The CFD simulation of the alternator identified these correlations. The CFD model has been validate with an aerodynamics tests. The model is checked and validate by thermal tests. It has an average error lower than 10% and work to any regime of the use. The time run is equal to 2 minutes. The modal has been integrate inside an under-hood simulation. A coupling methodology has been developed to allow the integration of the data, like the temperatures and the flowrate was estimate by the simplify model, inside an under-hood simulation. The under-hood simulation modelling the aerodynamic and thermal behaviour of the engine compartment. Therefore, the coupling methodology allow integrating the aerodynamic and thermal influence of the alternator inside the compartment. The work is actually in progress inside the numerical processes of the PSA group. Many perspectives are studied, to use the model on other under-hood elements, or other electric machine, like the electric engines used inside the hybrid vehicles

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Hemmer, Cédric. "Contribution à l'étude du couplage thermo-mécanique entre un émetteur de chauffage et son environnement." Thesis, Reims, 2015. http://www.theses.fr/2015REIMS023.

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Abstract:

Les appareils de chauffage électrique, qui peuvent paraître relativement simples au premier abord car constitués uniquement d’une résistance chauffante électrique encapsulée dans une enveloppe métallique, sont en réalité des échangeurs de chaleur beaucoup plus complexes. Outre la partie régulation, en charge de déterminer à chaque instant la quantité d’énergie à apporter à la pièce pour fournir les températures d’air souhaitées, l’appareil doit assurer une uniformité des températures et des vitesses d’air cohérentes avec le confort thermique désiré et ce, quels que soient son mode de fonctionnement et les conditions thermiques extérieures. De cette bonne répartition des températures et des vitesses d’air découlera un bon niveau de confort thermique, gage d’une consommation énergétique sobre et maîtrisée. L’objectif de la thèse est donc de mieux comprendre dans une première phase les phénomènes thermo-aérauliques agissant à l’échelle du radiateur et dans une deuxième phase ceux agissant à l’échelle de la pièce. Pour améliorer cette compréhension, un outil de simulation numérique qui pourra servir à la conception des radiateurs par la société CAMPA a été développé
The electric heating devices, which can seem relatively simple at first sight because composed only by an electric heating resistance in a metallic box, are in reality much more complex heat exchangers. Besides the regulation process part the role of which is to determine at every moment the quantity of energy to bring to the room to supply the desired temperatures of air, the device has to ensure a uniformity of temperatures and velocities of air in agreement with the thermal comfort wished, whatever his way of functioning and the outside thermal conditions. This good distribution of temperatures and velocities of air will give a good thermal comfort level which is the condition of a sober and controlled energy consumption. The objective of this thesis is thus to better understand in a first phase the thermo-aeraulics phenomena acting on the scale of the radiator and in the second phase those acting on the scale of the room. To improve this understanding, a tool of digital simulation which can be used to the conception of radiators by the company CAMPA has been developed

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Sempey, Alain. "Prise en compte du champ thermo-convectif pour le contrôle thermique des espaces habitables." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00259196.

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Abstract:

Le contrôle en temps réel des locaux climatisés requiert la connaissance de modèles de la distribution de température et du champ de vitesse. Des modèles complets, basés sur les codes CFD, donnent accès à ces informations, mais sont incompatibles avec des applications en temps réel. Ainsi, un modèle d'ordre réduit est nécessaire. Cette étude propose de réduire la taille d'un modèle CFD en adoptant, dans un premier temps, l'hypothèse d'un champ de vitesse fixé, ce qui permet de ne résoudre que l'équation de conservation de l'énergie. Puis, mis sous forme d'un système d'état, la décomposition orthogonale aux valeurs propres est utilisée pour réduire son ordre. Cette méthode est appliquée au cas d'un local équipé d'un ventilo-convecteur. La forme de système d'état du modèle réduit ainsi obtenu permet, par application de la théorie moderne du contrôle, d'estimer la température dans la zone d'occupation sans mesure directe, et ainsi de l'intégrer dans une boucle fermée de contrôle. Plusieurs contrôleurs sont comparés avec pour point commun d'être synthétisés sur le principe du modèle interne basé sur la connaissance d'un modèle d'ordre réduit de l'air du local.

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Boissière, Benjamin. "Étude hydrodynamique et thermique d'un nouveau concept de récepteur solaire à suspensions denses gazparticules." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/13944/1/boissiere.pdf.

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Abstract:

Parmi les centrales solaires thermiques à concentration, la technologie des centrales à tour offre l'un des rendements les plus importants de production d'énergie. Néanmoins, l'efficacité et la sécurité de ces centrales sont améliorables. En effet, les sels fondus, généralement utilisés comme fluide de transfert thermique, présentent une plage limitée d'utilisation (200-550°C), à l'origine des limites d'efficacité de la conversion thermique-électrique, ainsi que de consommations parasites d'énergie de chauffage. De plus, leurs caractères corrosif et comburant sont à l'origine de sévères contraintes de sécurité. Un nouveau concept de récepteur solaire, dont les caractéristiques permettent de s'affranchir des contraintes associées aux sels fondus, est présenté dans ce manuscrit. Il utilise des suspensions denses de particules fluidisées par un gaz comme fluide de transfert et de stockage de l'énergie thermique. Ce concept, et la technologie de récepteur associée, a été brevetée par Flamant et Hemati dans le cadre d'une collaboration entre le Laboratoire CNRS-PROMES d'Odeillo, et l'Institut National Polytechnique de Toulouse. Son développement a reçu le soutien financier du CNRS, puis de la Commission Européenne. Les propriétés thermiques du carbure de silicium ont déterminé le choix de ce solide. Le diamètre moyen des particules utilisées avoisine 60 micromètres (groupe A). Ces particules présentent d'excellentes propriétés de fluidisation pour des vitesses de gaz faibles. La construction et l'exploitation d'une maquette froide transparente ont permis de démontrer la faisabilité hydrodynamique du concept. Cette maquette est un échangeur à deux passes. Chaque passe est constituée de deux tubes verticaux en parallèle. L'une est traversée par un débit vertical ascendant de solide, l'autre descendant. Un débit de solide continu, stable et équitablement réparti a été obtenu à l'intérieur des tubes. La caractérisation hydrodynamique détaillée de l'écoulement, et du comportement globale de la maquette, en fonction des conditions opératoires, a été effectué sur la partie ascendante de l'écoulement dans l'échangeur. La construction et l'exploitation d'une maquette chaude, constituée d'un seul tube traversé par une suspension dense en écoulement ascendant, chauffé par 3 fours d'une puissance totale de 5,6 kW, a permis d'estimer la capacité de transfert thermique de ce nouveau type d'échangeur. Le contrôle et la stabilité des conditions opératoires a permis d'évaluer l'effet de ces dernières sur le transfert thermique entre l'échangeur et la suspension dense de fines particules le traversant. La modélisation par 3 approches du transport ascendant de la suspension dense a également été réalisée. Une approche corrélative 1D basée sur le formalisme du modèle Bulle-Emulsion, adapté afin de tenir compte de l'entraînement des particules dans le sillage des bulles. Ce modèle permet de représenter la structure diphasique de l'écoulement. Une autre approche 1D a été utilisée. Elle repose sur la résolution des équations locales de conservation de masse et de quantité de mouvement sur chaque phase gaz et solide. Cette méthode permet de s'affranchir des hypothèses du modèle Bulle-Emulsion. Enfin, la simulation numérique 3D a été réalisée sur un maillage complet du système, de telle sorte que les conditions aux bornes imposées son identiques à celle imposée par l'opérateur (débit de fluidisation, débit d'aération, débit de solide, pression de la nourrice). Cette dernière apporte des informations sur la structure locale de l'écoulement, dont les caractéristiques permettent d'expliquer l'efficacité du transfert thermique entre la suspension et la paroi observé expérimentalement.

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Che, Daud Zul Hilmi. "Contribution à l'étude du comportement thermique de la batterie lithium-ion pour véhicules électriques et hybrides." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS078/document.

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Abstract:

Les principaux objectifs de cette étude est de fournir les informations essentielles sur le comportement thermique des cellules de batterie pour une application automobile, en particulier pour les véhicules électriques et hybrides. Cette application est notre cadre de travail expérimental afin de développer un modèle électro-thermique 3D efficace pour les cellules lithium-ion et du pack batterie. L'étude expérimentale se concentre sur la distribution de température en différents points de la surface de la cellule, de l'impact de différents débits constants, et également l'importance du système de refroidissement sur le comportement en température de la batterie. Cette thèse met en évidence le comportement de température de la cellule dans des conditions de décharge agressive et de l'impact de l'empilement de plusieurs cellules à l'intérieur de la batterie. Une étude de cas sur le comportement thermique de la cellule dans une application véhicule électrique hybride série est proposée pour compléter les cycles de conduite en utilisant différentes stratégies de refroidissement. En outre, l'étude expérimentale est étendue à la caractéristique du comportement de refroidissement par flux d'air à l'intérieur de la batterie, en utilisant le système d'image de particules (PIV). Le modèle électro-thermique CFD 3D est développé sous un logiciel Open Source OpenFOAM. L'objectif principal est d'obtenir un modèle relativement simple mais précis avec un temps de calcul raisonnable. Le modèle proposé, estime la production de chaleur, à partir du courant de la batterie et la résistance interne en fonction de la température, le transfert de chaleur par conduction, convection forcée et rayonnement
The main objectives of this study are to provide the essential information on the thermal behaviour of the battery cells for automotive purpose especially for EVs and HEVs through experimental work in order to develop an effective 3D electro-thermal model for lithium ion battery cells and pack. The experimental study is focusing on the distribution of temperature at various points of the battery cell surface, impact of different constant discharge rates, and also the importance of cooling system on the battery temperature behaviour. This thesis highlights the battery cell temperature under abuse discharge condition and the impact of stacking the battery cells inside the battery pack. Impact of different temperature and SOC on the battery cell internal resistance and a case study on the battery cell thermal behaviour used in a series HEV to complete driving cycles using different cooling strategies are also studied. Furthermore, the experimental study is extended to the characteristic of the cooling air flow behaviour inside the battery pack, using particulate image velocimetry (PIV) system. The 3D electro-thermal CFD model is implemented in a free, open source CFD software package called OpenFOAM. The target is to have a relatively simple but accurate model with reasonable computation time. This proposed model considers the heat generation from battery current and internal resistance as a function of temperature, heat transfer through conduction, forced convection and radiation

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Lancial, Nicolas. "Effets de la rotation sur la dynamique des écoulements et des transferts thermiques dans les machines électriques tournantes de grande taille." Thesis, Valenciennes, 2014. http://www.theses.fr/2014VALE0021/document.

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Abstract:

EDF exploite sur son parc de production de nombreuses machines électriques tournantes. Les contraintes thermiques subies par celles-ci engendrent des échauffements locaux qui nuisent à leur intégrité. Le présent travail contribue à fournir des méthodes de calcul adaptées à la détection et à la localisation des points chauds. Il participe à améliorer la compréhension des écoulements en rotation et leurs effets sur les transferts thermiques. Plusieurs dispositifs expérimentaux, de complexité ascendante, ont été utilisés pour comprendre et valider les simulations numériques. Une première étude sur une marche descendante (demi-pôle) parcourue par un jet de paroi non-confiné a mis en avant des différences par rapport à un jet confiné ; ces deux cas existent dans un alternateur. Une seconde étude menée sur une cavité tournante confinée a analysé l’impact d’un écoulement de Taylor-Couette-Poiseuille sur la température et la position des points chauds créés, en balayant l’ensemble des régimes d’écoulement. Ces études ont mis en exergue une première méthode de calcul fiable, fondée sur l’étude numérique CHT. Une autre méthode, basée sur la FEM couplée à une méthode inverse, a été testée sur une maquette d’alternateur hydraulique afin de pallier aux temps de calcul longs de la première. Cette méthodologie remonte aux coefficients d’échanges convectifs numériques à partir des mesures du champ thermique du rotor, mais n’est envisageable que lorsque l’on dispose de données expérimentales suffisantes. Ces travaux ont aussi mis en évidence de nouvelles techniques de mesures sans contact, comme l’utilisation d’un pyromètre à haute fréquence pour la mesure de température sur des machines tournantes
EDF operates a large number of electrical rotating machines in its electricity generation capacity. Thermal stresses which affect them can cause local heating, sufficient to damage their integrity. The present work contributes to provide methodologies for detecting hot spots in these machines, better understanding the topology of rotating flows and identifying their effects on heat transfer. Several experimental scale model were used by increasing their complexity to understand and validate the numerical simulations. A first study on a turbulent wall jet over a non-confined backward-facing step (half-pole hydrogenerator) notes significant differences compared to results from confined case : both of them are present in an hydrogenerator. A second study was done on a small confined rotating scale model to determinate the effects of a Taylor-Couette-Poiseuille on temperature distribution and position of hot spots on the heated rotor, by studying the overall flow regimes flow. These studies have helped to obtain a reliable method based on conjugate heat transfer (CHT) simulations. Another method, based on FEM coupled with the use of an inverse method, has been studied on a large model of hydraulic generator so as to solve the computation time issue of the first methodology. It numerically calculates the convective heat transfer from temperature measurements, but depends on the availability of experimental data. This work has also developped new no-contact measurement techniques as the use of a high-frequency pyrometer which can be applied on rotating machines for monitoring temperature

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Dia, Cheikh Tidiane. "Génération de modeles compacts thermiques dynamiques de composants electroniques via les algorithmes genetiques." Thesis, Paris 10, 2015. http://www.theses.fr/2015PA100172/document.

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Abstract:

La simulation détaillée au niveau carte de ces nouveaux types de packages est quasiment impossible du fait de la limitation des moyens de calculs actuels. En outre, dans la plupart des cas de conception électronique, seule l’estimation des températures en quelques points est intéressante. Une étude détaillée au niveau composant n’est pas nécessairement pertinente. Il faut donc un compromis entre faisabilité et/ou rapidité des calculs et une précision sur les paramètres importants. Une alternative est de trouver des modèles comportementaux équivalents aux modèles détaillés, capable de reproduire son comportement thermique aux points cruciaux. C’est dans cette optique que le projet européen DELPHI (Development of libraries of physical models of electronic components for an integrated design environment) a été initié en 1993. L’objectif de ce projet était de pouvoir générer un modèle compact à partir d’un modèle détaillé d’un composant électronique. Celui-ci a ainsi abouti à une standardisation du processus de génération des modèles mis en oeuvre. Néanmoins, les avancées issues de ce projet sont limitées aux composants mono-puces et à leur comportement thermique en régime permanent. L’objectif de cette thèse est d’avoir une approche multi-échelle de la génération de modèles compacts et leur interaction avec la carte. La modélisation multi-échelle consiste à la génération de modèles mono-puces ou multi-puces et leur réutilisation éventuelle dans des systèmes plus complexes tels que le PCB ou les « System-In-packages »
This thesis is dedicated to the generation of behavioral thermal model for electronic component having multiple active sensitive chips. This innovative study focuses on the necessary improvements of the concept of steady-state and dynamic compact model in order to elaborate pertinent and accurate modeling practical techniques. To help the electronic designer to early identify the overheated electronic components, the purpose is to generate simplified models, capable to mimic the thermal behavior of sophisticated detailed models. These simplified or compact models using well-known thermal resistances network replicate the thermal path from the most sensitive elements to the external package surfaces and enable to accurately predict their temperatures as well as the case heat flow rates. Preliminary evaluations performed on the popular, plastic Quad Flat-pack No lead package family showed that the simplest network definition, restricted to the heating source and two external surfaces, is always insufficient to properly characterize the thermal response of real device. So our development of steady-state compact thermal model (CTM) for electronic component is based on a process flow defined by the European project DELPHI which was revised by the presented work to address multi-chip components. DELPHI style compact thermal model presents an enlarged node number, especially for the component external surfaces which are divided in a set of relevant areas

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Chen, Jie. "Numerical and experimental analysis of flows generated by temperature fields in rarefied gas : application to the design of Knudsen micropumps." Thesis, Toulouse, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAT0009/document.

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Abstract:

Cette thèse présente une étude numérique et expérimentale d’écoulements gazeux raréfiés confinés, induits par gradients thermiques. L’écoulement d’un gaz raréfié peut en effet être généré en appliquant uniquement un gradient tangentiel de température le long d'une paroi. Ainsi, sans gradient initial de pression, le gaz peut se déplacer de la région froide vers la région chaude. Ce phénomène, appelé transpiration thermique, est à la base du fonctionnement des pompes dites de Knudsen, capables de générer un pompage du gaz sans utiliser de pièces mécaniques mobiles. L’apport principal de ce travail est relatif à l’investigation numérique de l’écoulement de transpiration thermique dans trois nouvelles configurations de pompe Knudsen. Dans ce but, une méthode numérique de simulation d’écoulements dans le régime de glissement a été développée ; elle implémente des conditions aux limites de saut de vitesse et de température spécifiques dans un code CFD commercial. Parallèlement, un code DSMC a été mis en œuvre pour étudier des écoulements plus fortement raréfiés dans les géométries les plus complexes. Des écoulements de transpiration thermique générés dans des canaux courbés, dans des canaux convergents/divergents ou entre deux surfaces spécialement micro-texturées ont ainsi été étudiés. D’autre part, l’analyse expérimentale d’un écoulement de transpiration thermique dans un microtube de section circulaire a été réalisée sur un nouveau banc d’essais conçu pour être adaptable à diverses géométries de canaux ou de pompes Knudsen
This thesis presents a numerical and experimental analysis of internal rarefied gas flows induced by temperature fields. In rarefied gases, a flow can be generated by solely applying a tangential temperature gradient along a wall: without any initial pressure gradient, the gas macroscopically moves from the cold toward the hot region. This phenomenon is the so-called thermal creep or thermal transpiration effect. It is the main operating principle of the Knudsen pump, which can generate gas pumping without the need of any moving parts. The main aspect of this work is centered on numerical investigations of thermal transpiration flows in three new possible configurations of Knudsen pumps. For that goal, a numerical model for slip flows has been developed in which the appropriate slip boundary conditions are implemented in a commercial CFD code and a DSMC code has been adapted for studying transition flows in complex geometries. The pumping effect of curved-channel Knudsen pumps, the thermal transpiration flows through tapered channels and between two ratchets surfaces at different uniform temperatures have been investigated. In addition, an experimental study of thermal transpiration flow through a single micro-tube has been carried out on a new experimental set-up designed to be adaptable for testing thermally driven flows through various kinds of microchannels or generated by autonomous Knudsen compressors

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Subramaniam, Vignaesh. "Topology Optimization of Conjugated Heat Transfer Devices : Experimental and Numerical investigation." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2018. http://www.theses.fr/2018MTLD0013/document.

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Abstract:

Concevoir des dispositifs thermiques plus compacts, nécessitant moins de masse de matière, produisant moins de pertes de charge et présentant un rendement thermique accru représente un enjeu clé pour des performances améliorées à un coût moindre. La présente thèse étudie le potentiel et la validité de l’optimisation topologique en tant qu’outil CFD viable permettant de générer des designs thermiques optimaux par rapport aux approches conventionnelles telles que l’optimisation de forme et paramétrique. La première partie de la thèse présente une étude expérimentale de structures bi matériaux arborescentes optimales obtenues par optimisation topologique. Le problème mathématique d’optimisation topologique est formulé et implémenté dans OpenFOAM®. Il est appliqué au problème d’optimisation de la conduction thermique dans une configuration de type volume-vers-point. Des mesures thermiques expérimentales sont effectuées sur les structures optimisées, en utilisant la thermographie infrarouge afin de quantifier leurs performances de transfert de chaleur et ainsi validé les performances des structures optimales déterminées par le code d’optimisation topologique développé. La deuxième partie de la thèse présente une technique bi-objectif innovante d’optimisation topologique des systèmes de transferts de chaleur conjugués (CHT, Conjugate Heat Transfer) en régimes d’écoulement laminaires. Pour cela, le problème est développé mathématiquement et implémenté dans le solveur OpenFOAM® basé sur une méthode directe par volumes finis. La fonction objectif est formulée par la pondération linéaire de deux fonctions objectifs, l’une pour la réduction de la perte de charge et l’autre pour l’augmentation du transfert de chaleur. Ceci représente une cible très difficile du point de vue numérique en raison de la concurrence entre les deux objectifs (minimisation de la perte de charge et maximisation de la puissance thermique récupérable). Des designs non intuitifs, mais optimaux au sens de Pareto, ont été obtenus, analysés, discutés et justifiés à l’aide de diverses méthodes d’analyses numériques globale et locale. De plus, une configuration identique à une optimisation par une méthode Lattice Boltzmann issue de la bibliographie a été optimisée en utilisant le solveur OpenFOAM® développé. L’objectif, en complément de la comparaison des solutions optimales, est également d’initier un cas de référence pour les futures études dans ce domaine de recherche et d’innovation de façon à pouvoir pleinement comparer les solutions optimales obtenues par différences méthodes et différents solveurs. Enfin, les différents points expérimentaux et numériques mis en lumière et illustrés dans cette thèse démontrent l’importance de la méthodologie et potentiel très important de l’optimisation topologique pour la conception de systèmes thermiques industriels plus performants
Designing thermal devices that are more compact with less mass, less frictional losses and increased thermal efficiency is a key requirement for enhanced performances at a lower cost. The present PhD thesis investigates the potential and validity of topology optimization numerical method as a viable CFD tool to generate optimal thermal designs as compared to conventional approaches like shape and parametric optimization. The first part of the thesis presents an experimental investigation of topology optimized tree-like structures made of two materials. The topolgy optimization mathematical problem is formulated and implemented in OpenFOAM®. It is applied to the topolgy optimization problem of volume-to-point heat removal. Experimental thermal measurements are carried out, on the optimal structures, using infrared thermography in order to quantify their heat transfer performances and thus validate the performances of the optimal structures determined by the developed topology optimization code. The second part of the thesis presents an innovative bi-objective optimization technique for topology optimization of Conjugate Heat Transfer (CHT) systems under laminar flow regimes. For that purpose, an inequality constrained bi-objective topology optimization problem is developed mathematically and implemented inside the Finite Volume based OpenFOAM® solver. The objective function is formulated by linear combination of two objective functions for pressure drop reduction and heat transfer enhancement which is numerically a very challenging task due to a competition between the two objectives (minimization of pressure drop and maximization of recoverable thermal power). Non-intuitive Pareto-optimal designs were obtained, analyzed, discussed and justified with the help of various global and local numerical analysis methods. Additionally, a recent Lattice Boltzmann topology optimization problem form the literature was solved using the developed OpenFOAM® solver. The objective, in addition to the comparison of the optimal solutions, is also to initiate a case of reference for future studies in this field of research and innovation so as to be able to fully compare the optimal solutions obtained by different and different methods. solvers. Finally, the various experimental and numerical findings highlighted and illustrated in this PhD thesis, demonstrate the importance of the methodology and immense potential behind topology optimization method for designing efficient industrial thermal systems

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Simo, Tala Jules Voguelin. "Analyse des structures tourbillonnaires et des mécanismes de transfert thermique dans les échangeurs de chaleur multi-rangs de tubes ailetés : Amélioration et optimisation des performances thermoaérauliques." Thesis, Valenciennes, 2012. http://www.theses.fr/2012VALE0015.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous analysons l’écoulement et les transferts thermiques convectifs dans des modèles géométriques d’échangeurs de chaleur multi-rangs de tubes à ailettes planes continues. Dans un premier temps, les phénomènes Aérauliques qui s’y développent sont mis en évidence par des mesures PIV et LDA. Une étude locale de la génération, du développement, de l’évolution spatiale etde la dissipation des enroulements tourbillonnaires produits dans l’échangeur est effectuée. Dans un second temps, des simulations numériques U-RANS sont réalisées et validées par comparaison de la structuration de l’écoulement et de la dynamique tourbillonnaire aux mesures expérimentales. Dansun troisième temps, l’influence de ces tourbillons sur le transfert thermique est mise en exergue. Les performances d’échange sont caractérisées selon une analyse de synergie entre le champ de vitesse, les gradients de vitesse et de température ainsi qu’en évaluant les irréversibilités thermoaérauliques produites dans l’écoulement. Dans un quatrième temps, une analyse de l’influence de la forme du tube sur les performances thermoaérauliques locales et globales de l’échangeur est effectuée selon le premier et le second principe de la Thermodynamique. Les transferts thermiques, les pertes visqueuses ainsique les taux de production d’entropie thermique et visqueuse dans le fluide sont évalués. Enfin une méthode d’optimisation géométrique globale basée sur l’analyse factorielle de TAGUCHI est utilisée pour sélectionner les paramètres les plus influents sur les performances thermoaérauliques globales dans l’optique d’une conception optimisée des surfaces d’échange pour une application à la climatisationferroviaire
In this thesis, we analyze the flow and convective heat transfer in multi-row plain fin and tube heat exchangers. The aeraulic phenomena that occur in these devices are first highlighted by means of PIV and LDA measurements. A local study of horseshoe vortices production, development, spatial evolution and dissipation is therefore performed. Secondly, Unsteady RANS modeling of the flow is carried out by means of numerical simulations and the results are validated by comparing theflow structure and the vortex dynamics with experimental data. In a third step, the influence of these vortices on heat transfer is highlighted. The thermalhydraulic performances are characterized on the basis of an analysis of synergy between the velocity field, velocity gradients and temperature gradients.The thermal and viscous entropy rate generated in the flow are locally characterized. In a fourth step, an analysis of the influence of the tube pattern on thermalhydraulic performances is performed by considering the first and the second law of thermodynamics. The convective heat transfer and wallviscous friction losses are evaluated as well as thermal and viscous entropy production rates. Finally an overall geometrical optimization process based on the factorial analysis of TAGUCHI is used to select the major parameters that affect the thermalhydraulic performances aiming to optimize the design ofmultirow plain fin-and-tube heat exchangers for HVAC applications in rail transport

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Meksi, Olfa. "Contribution à la caractérisation numérique et expérimentale des échanges thermiques externes des machines électriques totalement fermées et non ventilées avec introduction des données d’incertitudes." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2367/document.

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Abstract:

En plus des aspects électrique, magnétique, vibro-acoustique et mécanique, les considérations thermiques doivent être prises en compte lors des phases de conception et d’optimisation des machines électriques. Ce mémoire se porte sur l’analyse et la simulation du comportement thermique des machines électriques Totalement Fermées et Non Ventilées (TFNV) et plus particulièrement sur le cas de la machine Synchro-réluctante (Synchrel), utilisée comme actionneur d’embrayage. Un modèle thermique détaillé (MTD), décrivant le comportement thermique de la machine Synchrel est conçu. Ce MTD proposé est construit grâce à une combinaison de la méthode à Constantes Localisées (CL) et d’une technique numérique de type Mécanique des Fluides Numériques (MFN). La première méthode est dédiée à la modélisation des transferts conductifs et radiatifs. La seconde permet de modéliser le mécanisme de refroidissement par convection naturelle autour de la machine Synchrel. Compte-tenu de l’importance du mode de refroidissement sur l’évolution des températures critiques, l’approche MFN peut apporter plus de précision. Par contre, elle nécessite des temps de calcul importants ce qui freine son utilisation. Afin de surmonter cette problématique, les résultats numériques obtenus pour des points de fonctionnement particuliers sont utilisés afin de définir des relations de corrélation analytiques. Cette analyse numérique est accompagnée d’une démarche expérimentale afin d’élaborer les corrélations expérimentales correspondantes. L’étude montre que les solutions numériques peuvent converger vers des solutions plus précises si l’on tient compte des données d’incertitudes introduites par cette approche. La deuxième problématique traitée est la détermination des Résistances Thermiques de Contact (RTCs) des machines électriques. Elles constituent des paramètres clefs dans la définition du MTD complet. La démarche de détermination des RTCs est basée sur deux approches d’identification paramétrique. La première est basée sur des observations expérimentales du comportement thermique de la machine. La seconde est basée sur une approche mathématique de réduction de modèle. Les valeurs déterminées sont cohérentes avec la littérature, bien que la machine Synchrel diffère en topologie, taille et puissance. En utilisant la corrélation d’origine numérique du phénomène de convection externe, le MTD complet est alors utilisé afin d’évaluer la variation de température due à l’erreur introduite par la MFN. En utilisant la corrélation expérimentale, le MTD complet est validé. Les approches d’identification paramétrique conduisent à la construction de deux modèles thermiques de second ordre de la machine. Ces modèles permettent la surveillance du comportement thermique du bobinage et du carter. Ces deux modèles simplifiés font montre d’une prédictibilité satisfaisante au regard de leur simplicité
In addition to electrical, magnetic, vibro-acoustic and mechanical aspects, thermal considerations must be taken into account during the design and optimization of electrical machines. This study focuses on the analysis and the simulation of the thermal behavior of Totally Enclosed Non Ventilated (TENV) electric machines, specifically a Synchro-reluctant motor (Synchrel) in the context of an automotive application : a clutch actuator. A detailed thermal model (MTD) describing the thermal behavior of the Synchrel machine is designed. This proposed MTD is based on a combination of the Lumped Parameter Thermal Network method (LPTN) and the Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. The first method is dedicated to model the conductive and radiative heat transfers. CFD techniques are dedicated to model the cooling mechanism based on the natural convection around the Synchrel machine. Since the critical temperature is very sensitive to the cooling mode, the CFD approach is used in this study to provide more accurate results. On the other hand, it requires considerable computing time, which prevents its use in design studies based on optimization methods. In order to overcome this problem, only some numerical results obtained for particular operating points are used to define an analytical correlation based on the numerical calculation relations. This numerical analysis goes with an experimental approach in order to elaborate the corresponding experimental correlations. This study shows that numerical solutions can present a good accuracy, if uncertainty data introduced by this approach are taken into account. The second research problem addressed in this study is the determination of the Contact Thermal Resistances (RTCs), which are key parameters in the definition of the MTD. The determination procedure of the RTCs is based on two parametric identification approaches. The first one is experimental and based on some observations of the thermal behavior of the machine. The second one is based on a mathematical model reduction approach. The determined values are consistent with results from literature, although the Synchrel machine differs in topology, size and power. Using the numerical correlations, the MTD is used to evaluate the temperature deviation due to error terms introduced by the CFD approach. Then, using these experimental correlations, the MTD’s quality can be checked and approved. Parametric identification approaches lead to the construction of two secondorder thermal models of the machine. These models allow monitoring the thermal behavior of the winding and the casing. Both simplified models show satisfactory predictability with respect to their great simplicity

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Romero, Eric. "Modèles C. F. D. Et éléments finis pour la trempe thermique du verre plat : estimation des échanges radiatifs et convectifs, prédiction et contrôle des contraintes résiduelles." Valenciennes, 2005. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/90ecadca-bb2b-4b0c-adbf-b68adc35d34c.

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Abstract:

La thèse porte sur la trempe thermique du verre plat sur une plate-forme de laboratoire en configuration simple-jet et sur une plate-forme industrielle en configuration multi-jets. La première partie concerne l'influence de la prise en compte du rayonnement sur l'estimation des contraintes résiduelles et transitoires. Des modèles CFD sont ensuite développés pour analyser l'écoulement d'air et déterminer le transfert convectif à la surface du verre. Par couplage des modèles EF 3D, les contraintes résiduelles sont calculées. Des mesures de contraintes par photoélasticité permettent une première validation de l'approche numérique. Finalement, une nouvelle méthode de contrôle par ultrasons est proposée
The framework of the thesis is the thermal tempering of flat glass on a laboratory installation and an industrial unit with single-jet and multi-jets coolings. The first part deals with the influence of radiation in the thermal modeling for the estimation of the transient and residual stresses along the thickness. CFD 3D models are then developed to analyze the air flow and determine the convective heat transfer on the glass surface during the tempering. By coupling these with 3D finite elements models, the tempering residual stresses are computed. Photoelasticity measurements of the stresses on the surface and the thickness of the tempered glass specimens validate the numerical approach. Finally, a new ultrasonic method to control the stresses is proposed

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Thiam, Mor Tallla. "Développement et validation expérimentale d'une approche numérique pour la simulation de l'aérodynamique et de la thermique d'un véhicule à trois roues." Thèse, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9724.

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Abstract:

La compréhension de l'aérothermique d'un véhicule durant sa phase de développement est une question essentielle afin d'assurer, d'une part, un bon refroidissement et une bonne efficacité de ses composants et d'autre part de réduire la force de traînée et évidement le rejet des gaz à effet de serre ou la consommation d'essence. Cette thèse porte sur la simulation numérique et la validation expérimentale de l'aérothermique d'un véhicule à trois roues dont deux, en avant et une roue motrice en arrière. La simulation numérique est basée sur la résolution des équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie en utilisant l'approche RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Le rayonnement thermique est modélisé grâce à la méthode S2S (Surface to Surface) qui suppose que le milieu séparant les deux surfaces rayonnantes, ici de l'air, ne participe pas au processus du rayonnement. Les radiateurs sont considérés comme des milieux poreux orthotropes où la perte de pression est calculée en fonction de leurs propriétés inertielle et visqueuse; leur dissipation thermique est modélisée par la méthode Dual flow. Une première validation de l'aérodynamique est faite grâce à des essais en soufflerie. Ensuite, une deuxième validation de la thermique est faite grâce à des essais routiers. Un deuxième objectif de la thèse est consacré à la simulation numérique de l'aérodynamique en régime transitoire du véhicule. La simulation est faite à l'aide de l'approche Detached eddy simulation (DES). Une validation expérimentale est faite à partir d'étude en soufflerie grâce à des mesures locales de vitesse à l'aide de sondes cobra.

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Gautier, Maxime. "Etude de la formation de nanoparticules de carbone au cours de la décomposition thermique d'hydrocarbures : application à la coproduction de noir de carbone et d'hydrogène par craquage thermique du méthane par voie plasma." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM061/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement d’un procédé de décarbonation directe du méthane par voie plasma pour la coproduction de noir de carbone et d’hydrogène. Ce procédé est particulièrement intéressant dans la contexte d'un mix électrique faiblement carboné en offrant une solution pour diminuer drastiquement les émissions des procédés actuels de production de noir de carbone et d’hydrogène qui comptent parmi les procédés actuels les plus polluants en termes d'émissions de CO2. A court terme, la viabilité économique de ce procédé passe par la valorisation simultanée de ces deux produits : noir de carbone et hydrogène. À plus long terme, il pourrait représenter une réelle alternative à la capture et le stockage du CO2.Cette étude a pour but de proposer des méthodes numériques fiables et robustes afin de mieux comprendre, contrôler, voire optimiser les caractéristiques morphologiques des noirs de carbone issus de ce procédé, caractéristiques qui jouent un rôle primordial sur la qualité et les applications des noirs de carbone. Elle traite ainsi de l’évolution de systèmes carbonés en partant du combustible sous sa forme moléculaire jusqu’à la formation de nanoparticules puis de microstructures solides et aborde les phénomènes de nucléation, de croissance chimique, de croissance par coagulation, de maturation et d’agrégation.Des outils et des méthodes numériques ont ainsi pu être développés afin de simuler la formation de particules solides au sein d’un écoulement fluide. Ceux-ci purent être implémentés avec succès à un code CFD. Enfin des simulations numériques du procédé en question ont été réalisées en intégrant les phénomènes de transferts thermiques et de turbulence spécifiques aux plasmas thermiques
This thesis takes part of the development of a direct decarbonation process of methane by plasma to produce both carbon black and hydrogen. This process is particularly interesting in an electrical mix context with low carbon emission. It proffers a solution to reduce drastically CO2 emissions rejected by the current carbon black and hydrogen ways of production, which are ones of the most polluting industrial processes.This study aims to develop reliable and robust numerical methods for a better understanding and a greater control of the morphologic features of the carbon black generated. These features play a key role in the quality and applications of the carbon black produced. This research retraces the evolution of the carbon structure from the molecules of the fuel to the formation of nanoparticles and solid microstructures. It tackles different phenomenon such as: nucleation, chemical growth, coagulation, maturity and aggregation.Numerical tools and methods were developed thereby and enable to simulate carbon particle formation. They were successfully implemented in a commercial CFD software. Eventually numerical simulation of the plasma process were performed, integrating heat transfers and turbulence

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Liu, Weiji. "Rôle de la micelle de caséine sur la dénaturation thermique des solutions de protéines de lactosérum et les mécanismes d'encrassement." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2022. http://www.theses.fr/2022ULILR014.

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Abstract:

Le présent travail est une contribution pour mieux comprendre l’influence des micelles de caseine sur l’encrassement de solutions de protéines sériques. En particulier, des approches expérimentales et numériques ont été réalisées, à des tailles laboratoires et pilotes, pour décrire les phénomènes de dénaturation et mieux cerner le rôle du calcium dans les mécanismes d’encrassement. Tout d'abord, l'effet du ratio massique caséine / lactosérum sur les performances d'encrassement des protéines de lactosérum a été étudié dans un échangeur à Plaques à l'échelle pilote. La masse totale du dépôt d'encrassement chute d’abord de manière significative avec l'augmentation de la concentration en caséine, atteignant un minimum quand le ratio vaut 0,2. Au-delà de cette valeur, la masse de dépôt réaugmente. La chute de la masse du dépôt, pour un ratio ≤ 0,2, ne semble pas être corrélée à la dénaturation thermique du BLG mais plus probablement due à la modification des interactions minérales introduites par la caséine. L'augmentation de la masse de dépôt, pour un ratio ≥ 0,2, semble être liée à une co-précipitation du complexe BLG-caséine qui augmente l'encrassement. Il est suggéré que la présence de caséine micellaire modifie profondément l'équilibre calcique en solution et que la teneur en nanocluster de Ca-P modifie fortement les interactions entre les espèces protéiques et les minéraux (calcium ionique, Ca-P) affectant ainsi la dénaturation des protéines et la précipitation des minéraux. Un nouveau modèle cinétique concernant le dépliement thermique et l'agrégation de BLG a été établi. Ce modèle est en mesure de justifier la rupture de pente dans le diagramme d'Arrhenius et de fournir des informations thermodynamiques détaillées pour les processus de dépliement et d'agrégation. Sur la base de ce modèle, il a été confirmé que le calcium ionique avait un rôle protecteur sur le dépliement thermique du BLG à basse température. En revanche, à des températures plus élevées, le calcium favorise l'agrégation et la formation d'espèces BLG dépliées. Un dispositif d'encrassement à l'échelle laboratoire a été construit et tester avec des protéines de lactosérum en régime laminaire. Un modèle CFD 3D réaliste a été implémenté simulant à la fois les réactions au cœur du fluide et en surface. Les résultats ont montré une relation linéaire entre le facteur pré-exponentiel et la concentration de calcium, ce qui suggère que l'encrassement nécessite qu’une seule molécule de calcium soit associée à une protéine de BLG. Il est confirmé que le calcium est essentiel à l'encrassement avec des effets significatifs à la fois sur les processus de dénaturation thermique et sur la croissance du dépôt. Enfin, l'effet du ratio caséine / lactosérum sur l'encrassement a été étudié avec un dispositif d'encrassement de laboratoire. Les résultats laboratoires montrent que la caséine réduit l’aptitude à l’encrassement comme déterminé précédemment avec l’installation pilote. Cependant, dans ce cas, l'encrassement reste à un niveau faible y compris pour des ratios élevés (jusqu'à 4). La présence de caséines individuelles dans la phase sérique a été considérée comme responsable de cette atténuation de l'encrassement, probablement par leurs activités de type chaperon. Cependant, quand le pH de la solution d'encrassement est fixé à 6,6, il est démontré que la caséine perd son effet d'atténuation de l'encrassement pour des ratios plus élevés. Ce comportement est lié à sa faible capacité de micelle de caséine à contrôler le calcium ionique dans la phase sérique à un pH plus bas, entraînant une concentration plus élevée en calcium facilitant la dénaturation de la BLG et l'accumulation de dépôts. Une quantité plus faible de caséines dissociées dans la phase sérique à pH 6,6 pourrait aussi expliquer l'augmentation de la masse d'encrassement car elles ne sont pas en concentration suffisantes pour remplir des fonctions de type chaperon
The present work is a contribution to better understand the influence of casein micelles on the fouling of serum whey protein solutions. In particular, experimental and numerical approaches have been carried out, at laboratory and pilot scales, to describe denaturation phenomena and better understand the role of calcium in fouling mechanisms. First of all, the effect of casein/whey mass ratio on the whey protein fouling performance was investigated in a pilot-scale PHE. The total fouling deposit mass drop significantly with the addition of casein, resulting in a minimum value located at Casein/WPI of 0.2. Exceeding this critical ratio, fouling deposit increased with elevated casein concentrations. The deposit mass drop (Casein/WPI ≤ 0.2) is unlikely to be linked to the thermal denaturation of BLG and is more probably due to the change in mineral interactions introduced by casein. The increased fouling mass (Casein/WPI ≥ 0.2) was attributed to a co-precipitation of BLG-casein complex that enhances the fouling. It is proposed that micellar casein change deeply the calcium balance and the content of CaP nanocluster modifies sharply the interactions which occur between protein species (BLG, caseins) and mineral elements (ionic calcium, Ca-P) thereby affecting the protein denaturation and fouling behavior. A novel kinetic model concerning thermal unfolding and aggregation of BLG was established. This model interprets mathematically the break-slope behavior in the Arrhenius plot and provides detailed thermodynamic information for both unfolding and aggregation processes. Based on this model, it was confirmed that ionic calcium has a protective role on the thermal unfolding of BLG at low temperature. In contrast, at higher temperatures, calcium promotes aggregation and the formation of unfolded BLG species. A bench-scale fouling rig was built to perform whey protein fouling experiments in a laminar regime. A realistic 3D CFD model was achieved to simulate both the bulk and surface reactions. Results showed a linear relationship between the deposition pre-exponential factor and calcium concentration, suggesting the fouling is built in such a pattern that only one calcium ion per BLG molecule is involved. Calcium was confirmed to be essential to fouling growth with significant effects both on the thermal denaturation and deposition processes. Finally, the effect of casein/whey ratio on the whey protein fouling was investigated in the laboratory-scale fouling device. Results revealed a similar effect of casein on fouling mitigation as those found in the pilot plant. However, in this case, the fouling was suppressed and maintained at a low extent even at high Casein/WPI ratios (up to 4). The presence of individual caseins in the serum phase was considered to be responsible for this fouling mitigation probably through their chaperon-like activities. However, when the pH of the fouling solution is set at 6.6, casein is shown to lose its fouling-mitigating effect at higher ratios. This behavior is related to its weak ability of casein micelle to control ionic calcium in the serum phase at lower pH, resulting in higher calcium concentration facilitating BLG denaturation and deposition accumulation. A lower amount of dissociated caseins in the serum phase at pH 6.6 could also explain the increase in fouling mass because they are not in sufficient concentration to perform chaperone-like functions

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Choquart, François. "Etude et modélisation d'un véhicule doté d'un système de chauffage par parois rayonnantes pour l'étude du confort thermique des passagers." Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1243.

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Simo, tala Jules voguelin. "Analyse des structures tourbillonnaires et des mécanismes de transfert thermique dans les échangeurs de chaleur multi-rangs de tubes ailetés : Amélioration et optimisation des performances thermoaérauliques." Phd thesis, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718623.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous analysons l'écoulement et les transferts thermiques convectifs dans des modèles géométriques d'échangeurs de chaleur multi-rangs de tubes à ailettes planes continues. Dans un premier temps, les phénomènes Aérauliques qui s'y développent sont mis en évidence par des mesures PIV et LDA. Une étude locale de la génération, du développement, de l'évolution spatiale etde la dissipation des enroulements tourbillonnaires produits dans l'échangeur est effectuée. Dans un second temps, des simulations numériques U-RANS sont réalisées et validées par comparaison de la structuration de l'écoulement et de la dynamique tourbillonnaire aux mesures expérimentales. Dansun troisième temps, l'influence de ces tourbillons sur le transfert thermique est mise en exergue. Les performances d'échange sont caractérisées selon une analyse de synergie entre le champ de vitesse, les gradients de vitesse et de température ainsi qu'en évaluant les irréversibilités thermoaérauliques produites dans l'écoulement. Dans un quatrième temps, une analyse de l'influence de la forme du tube sur les performances thermoaérauliques locales et globales de l'échangeur est effectuée selon le premier et le second principe de la Thermodynamique. Les transferts thermiques, les pertes visqueuses ainsique les taux de production d'entropie thermique et visqueuse dans le fluide sont évalués. Enfin une méthode d'optimisation géométrique globale basée sur l'analyse factorielle de TAGUCHI est utilisée pour sélectionner les paramètres les plus influents sur les performances thermoaérauliques globales dans l'optique d'une conception optimisée des surfaces d'échange pour une application à la climatisationferroviaire.

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Rodney, David. "Dislocations et processus élémentaires de la plasticité dans les métaux CFC : apport des simulations à l'échelle atomique." Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0184.

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Abstract:

Nous presentons deux etudes par simulation a l'echelle atomique de processus elementaires de la plasticite dans les metaux cfc. La premiere etude a pour objet la simulation par dynamique moleculaire, dans un cristal de nickel, des interactions entre une dislocation coin et des boucles interstitielles glissiles du type de celles qui se forment sous irradiation dans les cascades de deplacements. Les simulations permettent de distinguer plusieurs mecanismes d'interaction menant a l'absorption et a l'entrainement des boucles par la dislocation. Ces mecanismes permettent d'expliquer pour partie la formation de bandes claires dans les materiaux irradies et deformes. Les simulations permettent aussi de quantifier l'effet des boucles glissiles sur le durcissement sous irradiation, notamment par l'evaluation de contraintes de liberation de la dislocation pour certains mecanismes d'ancrage. La seconde etude commence par la generalisation a trois dimensions de la methode dite quasicontinue (mqc) qui est une methode de simulation multiechelle fondee sur le couplage entre techniques atomistiques et methode des elements finis. La mqc permet de simuler les regions de curs de dislocation a l'echelle atomique tout en simulant le reste du cristal avec une resolution inferieure grace a une discretisation des champs de deplacement par la methode des elements finis. La mqc est ensuite testee sur la simulation de la formation et de la rupture de jonctions entre dislocations dans un cristal d'aluminium. La comparaison des simulations avec un modele elastique de jonctions montre que la structure et la resistance des jonctions sont dominees par des effets elastiques de tension de ligne, comme le supposaient les theories classiques.

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Ziylan, Umit. "Interaction de la protéine de stress Hsp70 avec les cellules dendritiques et utilisation de cet outil dans le cadre d'une vaccination cotre VIH : Etude du trafic de la Langerine dans les cellules de Langerhans épidermiques humaines." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13027.

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Abstract:

Interaction de la protéine de stress Hsp70 avec les cellules dendritiques et utilisation de cet outil dans le cadre d'une vaccination contre le VIH. Etude du trafic de la Langerine dans les cellules de Langerhans épidermiques humaines Les cellules dendritiques (CD) jouent un rôle essentiel dans l'éducation du système immunitaire. Dans la première partie du travail, nous avons étudié les interactions existant entre les protéines de stress (HSP), capables d'induire une immunisation, et les CDs. Nous avons pu démontrer que les protéines de stress Hsp60 et Hsp70 se fixent sur un ou des récepteurs communs présents à la surface des CDs humaines. Ces HSPs s'internalisent en même temps que les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe I et/ou s'accumulent dans les compartiments riches en molécules du CMH de classe II. Les peptides chaperonnés par les HSPs pourraient ainsi charger les molécules du CMH de classe I et de classe II, le long de la voie d'endocytose. Nous avons ensuite étudié la nature des conséquences existant entre l'interaction de la Hsp70 et des CDs immatures. Les tests que nous avons réalisés montrent que cette protéine n'induit ni la maturation phénotypique des CDs, ni une sécrétion de cytokine. Ces résultats, en contradiction avec certaines données bibliographiques, résultent apparemment de l'utilisation de préparations de Hsp70 réellement dépourvues d'endotoxines. Enfin, nous avons fixé sur des HSPs des peptides dérivant des protéines du virus de l'immunodéficience humaine, afin d'induire une meilleure réponse lymphocytaire T. Les premiers résultats obtenus n'ont pas été convainquant. Dans la seconde partie du travail, nous avons démontré que la Langerine recycle continuellement entre la surface des cellules de Langerhans et les compartiments endosomiques de recyclage. En outre, nos travaux suggèrent que l'accumulation de la Langerine dans le compartiment de recyclage est nécessaire pour la formation des granules de Birbeck. La Langerine, une lectine capable de fixer des résidus mannose, pourrait charger ainsi dans le compartiment de recyclage, les molécules de présentation des glycolipides CD1a, en antigènes glycolipidiques
In the first part of this work, we studied the existing interactions between heat shock proteins (HSP), which are able to induce immunity, and dendritic cells (DC). We showed that Hsp60 and Hsp70 share common receptors on human DCs. This HSPs are cointernalized with the class I major histocompatibility molecules (MHC), and accumulate in class II MHC molecules rich compartments. Therefore, chaperoned peptides could be transferred onto MHC class I and Class II molecules during with transport. After, we studied the consequences of the Hsp70 interaction with human DCs. We showed that this protein isn't able to induce the phenotypic maturation of DCs, nor cytokine secretion. We think that the maturation observed by the other laboratories seems to be related to endotoxine contamination. Finally, we used HSPs in order to induce cytotoxic T lymphocyte responses, against HIV protein (gag) derived peptides. The first results weren't conclusive. In the second part of this work, we showed that Langerine continuously recycle between Langerhans cells surface and recycling compartments. Moreover, our work suggests that Birbeck granule formation is dependent of this Langerine accumulation into recycling compartments. In this recycling compartments, Langerine, a C-type lectin which able to fix mannose residues, could transfer the glycolipidic antigen onto CD1a molecule

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Paraiso, Kolani. "Modélisation et simulation numérique de l’élaboration du verre dans les procédés de vitrification des déchets nucléaires de haute activité." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS401.

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Abstract:

Le procédé de calcination-vitrification est la solution utilisée en France depuis plus de 30 ans pour le conditionnement des déchets nucléaires de haute activité issus du retraitement des combustibles usés. L’utilisation des outils numériques s’est rapidement révélée indispensable dans la démarche de compréhension et d’amélioration continue du procédé. Depuis une dizaine d’années, des travaux de simulation numérique des aspects thermiques, hydrauliques et électromagnétiques des fours de vitrification ont été réalisés notamment dans le cadre du développement du creuset froid, un nouveau type de four mis en service en 2010. Dans la continuité de ces travaux, il s’agit dans cette étude d’ajouter aux simulations existantes, les aspects chimiques se déroulant lors de l’élaboration du verre notamment lors de l’alimentation du bain de verre en précurseurs (fritte de verre et déchets calcinés). En ce sens, une modélisation d’un point de vue cinétique et enthalpique du mécanisme réactionnel a été proposée à partir des données d’analyses thermiques. Le couplage de ce modèle avec les outils de simulations magnéto-thermo-hydrauliques a été mis en œuvre et validé à partir des essais réalisés à l’échelle maquette et sur la base des données existantes à l’échelle industrielle. Une attention particulière a été accordée à l’identification de la nature des réactions chimiques
The calcination-vitrification process has been used in France for over 30 years for the containment of high level nuclear waste arising from the spent fuel reprocessing. The use of numerical tools has proved to be essential for the process understanding and optimization. In the past ten years,numerical simulation works on the thermal, hydraulic and electromagnetic aspects involved in the vitrification process have been carried out in the context of the cold crucible development, a new type of furnace commissioned in 2010. As a continuation of these studies, the objective of the phd work is to add to the existing simulations, a modeling of the chemical aspects taking place during the nuclear glass synthesis, especially during the feeding with glass frit and calcine. In this perspective, a kinetic modeling of the reaction mechanism has been proposed based on data from thermal analyses. The coupling of this model with the magneto-thermo-hydraulic simulation tools was implemented and validated based on tests carried out at the mock-up scale and data from the industrial scale. Particular attention has been paid to identifying the nature of chemical reactions

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Daviau, Noëlie. "Études fines des échanges énergétiques entre les bâtiments et l'atmosphère urbaine." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1005/document.

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Abstract:

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse porte sur l'effet que les bâtiments exercent sur l'atmosphère urbaine et notamment sur les échanges énergétiques qui s'opèrent entre les deux systèmes. Afin de modéliser plus finement les effets thermiques du bâtiment sur les écoulements atmosphériques lors de simulations réalisées par le logiciel de CFD Code_Saturne, nous procédons au couplage de cet outil avec le modèle de bâtiment BuildSysPro. Cette bibliothèque fonctionne sous Dymola et peut calculer des matrices descriptives du bâtiment utilisables ensuite en dehors du logiciel. Ce sont donc ces matrices qui sont utilisées pour le couplage par l'intermédiaire d'un code assurant l'échange de données entre les calculs de thermique du bâtiment et ceux de CFD. Après une revue des phénomènes physiques en lien avec l'atmosphère urbaine et des modèles existants, nous nous intéressons aux interactions entre l'atmosphère et le milieu urbain, notamment les bâtiments. Ceux-ci peuvent avoir un impact sur les écoulements aussi bien dynamique, en tant qu'obstacles, que thermique, via leurs températures de parois. Parallèlement à la mise en place du couplage entre les deux logiciels, nous étudions les données de la campagne de mesures EM2PAU que nous utilisons pour notre validation. EM2PAU, réalisée en 2011 à Nantes, représente une rue canyon idéalisée par deux rangées de conteneurs. La campagne a pour spécificité de prendre simultanément les mesures de températures d'air et de parois ainsi que les vitesses du vent de référence et des écoulements dans le canyon par un anémomètre sonique placé à 10 m d'altitude et six autres positionnés en six emplacements dans le canyon. Nous cherchons donc à mettre en évidence les effets dynamiques et thermiques des bâtiments sur les écoulements à partir des résultats de cette campagne, pour ensuite les simuler. Puis la modélisation numérique des écoulements sur le domaine de EM2PAU est réalisée. L'objectif de ce travail est de mettre en évidence l'influence des effets thermiques des parois sur les flux atmosphériques. Nous comparons des simulations avec différentes méthodes pour donner les valeurs des températures de surface des conteneurs. La première méthode consiste à imposer ces températures d'après les mesures ; ainsi la température de chaque paroi sera fixée à la température de surface mesurée lors de l'instrumentation de EM2PAU. Quant à la deuxième méthode, on impose la température de l'air extérieur mesurée à l'instant simulé à toutes les parois des conteneurs, afin de créer un cas où l'on n'observe que peu ou pas d'échanges de chaleur. Enfin la troisième méthode est la simulation couplée de Code_Saturne et BuildSysPro. Les résultats des différentes simulations sont alors comparés afin de distinguer les effets thermiques des parois des bâtiments sur les écoulements d'air. Nous observons que les effets dynamiques sont primordiaux et peuvent engendrer des vitesses verticales de l'écoulement dans le canyon de l'ordre plusieurs mètres par seconde, tandis que des écarts de températures de surface de l'ordre de 15°C peuvent modifier les vitesses verticales du vent de moins de 0, 5 mètres par seconde. Si ces effets thermiques sont difficiles à isoler sur des mesures en raison des autres phénomènes susceptibles d'influencer les écoulements atmosphériques, les études numériques peuvent toutefois mieux quantifier ces différences
This thesis work is about the effect of buildings on the urban atmosphere and more precisely the energetic exchanges that take place between these two systems. In order to model more finely the thermal effects of buildings on the atmospheric flows in simulations run under the CFD software Code_Saturne, we proceed to couple this tool with the building model BuildSysPro. This library is run under Dymola and can generate matrices describing the building thermal properties that can be used outside this software. In order to carry out the coupling, we use these matrices in a code that allows the building thermal calculations and the CFD to exchange their results. After a review about the physical phenomena and the existing models, we explain the interactions between the atmosphere and the urban elements, especially buildings. The latter can impact the air flows dynamically, as they act as obstacles, and thermally, through their surface temperatures. At first, we analyse the data obtained from the measurement campaign EM2PAU that we use in order to validate the coupled model. EM2PAU was carried out in Nantes in 2011 and represents a canyon street with two rows of four containers. Its distinctive feature lies in the simultaneous measurements of the air and wall temperatures as well as the wind speeds with anemometers located on a 10 m-high mast for the reference wind and on six locations in the canyon. This aims for studying the thermal influence of buildings on the air flows. Then the numerical simulations of the air flows in EM2PAU is carried out with different methods that allow us to calculate or impose the surface temperature we use, for each of the container walls. The first method consists in imposing their temperatures from the measurements. For each wall, we set the temperature to the surface temperature that was measured during the EM2PAU campaign. The second method involves imposing the outdoor air temperature that was measured at a given time to all the surfaces, reducing every heat exchange to almost zero. The third method at last is the coupled simulation of Code_Saturne and BuildSysPro where BuildSysPro calculates the wall temperature from the Code_Saturne data. . The results of these different ways of modelling the wall temperatures are then compared in order to show the thermal effects of building wall heating on the air flows. We notice that the dynamic effects are dominant and can generate vertical wind speed that can pass several meters per second. On the other hand, differences of surface temperatures higher than 15°C can influence the vertical wind speed for less than 0.5 meters per second. These thermal effects are not easily highlighted with measured data because of the other phenomena that can impact the air flows. However they can be quantified with numerical studies

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Cablé, Axel. "Etude expérimentale et numérique du traitement des ambiances par le vecteur air dans les bâtiments à très basse consommation d'énergie." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01066685.

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Abstract:

Les bâtiments à très basse consommation d'énergie bénéficient d'une isolation thermique performante et d'une bonne étanchéité à l'air, souvent couplées à une conception bioclimatique du bâtiment. L'apport d'énergie nécessaire au chauffage et au rafraîchissement de l'ambiance s'en trouve considérablement réduit. Dans ce contexte, il devient possible d'utiliser l'air comme unique vecteur d'énergie, à des débits suffisamment faibles pour permettre son intégration dans le système de ventilation sanitaire, et avec un écart de température réduit entre l'air soufflé et l'ambiance. Une unité terminale de soufflage, ou diffuseur d'air, a alors pour rôle d'assurer un mélange optimal de l'air neuf avec l'air ambiant, de façon à obtenir une répartition homogène de température et de vitesse dans les pièces d'habitation, et un bon renouvellement de l'air intérieur. Ce travail de thèse propose une étude du confort thermique et de l'efficacité de ventilation dans une cellule climatique à échelle 1 en conditions contrôlées, dans le contexte d'utilisation d'un système combiné de ventilation, chauffage et rafraîchissement. Une stratégie de ventilation par mélange est mise en œuvre à l'aide d'un diffuseur d'air composé de douze buses lobées de géométrie complexe, et l'occupation est prise en compte par des mannequins cylindriques, qui constituent des sources de chaleur sensible et de dioxyde de carbone. La vitesse d'air, la concentration en CO2 ainsi que les températures d'air, de globe noir et des parois de la cellule sont suivies expérimentalement pour différentes conditions de soufflage d'air chaud et froid. Les mesures expérimentales sont complétées par des simulations numériques de mécanique des fluides (CFD), qui visent à caractériser l'écoulement dans la cellule. Cette approche fait intervenir une méthode de modélisation en deux temps afin d'intégrer correctement la géométrie complexe du diffuseur d'air dans les simulations. Des études paramétriques sont ensuite proposées pour des conditions non testées expérimentalement. Celles-ci visent à mettre en évidence l'impact des conditions de soufflage et des charges internes sur l'écoulement et sur le confort, pour les conditions spécifiques aux bâtiments à très basse consommation d'énergie.

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Jauré, Stéphan. "Conjugate heat transfer coupling relying on large eddy simulation with complex geometries in massively parallel environments." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://oatao.univ-toulouse.fr/18534/1/Jaure_Stephan.pdf.

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Abstract:

Progress in scientific computing has led to major advances in simulation and understanding of the different physical phenomena that exist in industrial gas turbines. However' most of these advances have focused on solving one problem at a time. Indeed' the combustion problem is solved independently from the thermal or radiation problems' etc... In reality all these problems interact: one speaks of coupled problems. Thus performing coupled computations can improve the quality of simulations and provide gas turbines engineers with new design tools. Recently' solutions have been developed to handle multiple physics simultaneously using generic solvers. However' due to their genericity these solutions reveal to be ineffective on expensive problems such as Large Eddy Simulation (LES). Another solution is to perform code coupling: specialized codes are connected together' one for each problem and they exchange data periodically. In this thesis a conjugate heat transfer problem is considered. A fluid domain solved by a combustion LES solver is coupled with a solid domain in which the conduction problem is solved. Implementing this coupled problem raises multiple issues which are addressed in this thesis. Firstly' the specific problem of coupling an LES solver to a conduction solver is considered: the impact of the inter-solver exchange frequency on convergence' possible temporal aliasing' and stability of the coupled system is studied. Then interpolation and geometrical issues are addressed: a conservative interpolation method is developed and compared to other methods. These methods are then applied to an industrial configuration' highlighting the problems and solutions specific to complex geometry. Finally' high performance computing (HPC) is considered: an efficient method to perform data exchange and interpolation between parallel codes is developed. This work has been applied to an aeronautical combustion chamber configuration.

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Bykalyuk, Anna. "Contribution à l'étude des échanges convectifs à l'interface fluide paroi en présence de matériaux à changement de phase : Application au bâtiment." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0132/document.

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Abstract:

De récentes études expérimentales ont montré que les valeurs usuelles du coefficient d’échange convectif sont différentes en présence de matériaux à changement de phase. Cette thèse de doctorat porte sur l'étude numérique des échanges convectifs fluide/paroi dans une cavité ouverte en régime dynamique. Plus précisément, les parois étudiées sont une paroi avec une capacité thermique et une paroi qui contient des matériaux à changement de phase. Trois modèles distincts ont été développés. Dans un premier temps un modèle (modèle 1) qui concerne l’interaction fluide-paroi à la surface d’une paroi résistive (temperature imposée) en régime laminaire stationnaire a été développé et validé. Les résultats ont été confrontés avec la littérature. Ensuite, les échanges convectifs à la surface d’une plaque capacitive (modèle 2) soumise à une rampe de température d’air ont été étudiés. Finalement, un troisième modèle (modèle 3) a été développé, à la suite du modèle 2. Ce dernier modèle concerne l’interaction fluide-paroi à la surface d’une paroi contenant des matériaux à changement de phase en régime dynamique. Les résultats obtenus révèlent des pics locaux du flux de chaleur au cours du temps. Ce fait témoigne du changement d’état à l’intérieur de la paroi qui contient le materiau à changement de phase. De plus, les courbes des coefficients d’échanges convectifs moyens révèlent la dépendance du coefficient d’echange convectif à la capacité thermique du materiau. Par conséquent, la présence des matériaux à changement de phase à l’intérieur d'une paroi influence l’évolution et la forme de la couche limite thermique
Recent experimental studies have shown that the usual values of the convective heat transfer coefficient h are no longer valid in the presence of phase change materials. Three separate models were developed. Initially a model 1 which treats the fluid-wall (constant temperature) interaction in steady laminar flow has been developed and validated. Then, the wall with heat capacity (model 2) subjected to an air temperature ramp were studied. Finally, a third model (3) has been developed which treats the interaction fluid-wall which contains a phase change material. The results show local peaks of heat flow over time. This fact reflects the phase change inside the wall. Moreover, the curves of the convective heat transfer coefficient indicate the dependence of the coefficient h to the wall’s energy storage capacity. Therefore, the presence of the phase change materials within a wall effect and changes the shape of the thermal boundary layer

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Hassan, Cyril. "Simulations, conception et réalisation d'un plafond chauffant et rafraîchissant pour des pièces à usage de bureau." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1189.

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Abstract:

La prise en compte de considérations économiques et écologiques favorise la recherche du confort thermique dans les pièces à usage de bureau. Une étude du confort thermique chez l'homme met en avant les systèmes de climatisation par plafond rayonnant puisqu'ils pemettent un gain énergétique. Cependant, ces systèmes sont limités en puissance, surtout en rafraîchissement, pour un emploi dans le secteur tertiaire. Un système de climatisation par plafond rayonnant fut réalisé dans un bureau de l'Ecole des Mines de Paris, en y intégrant des caloducs souples plats car ils présentent l'avantage d'uniformiser les températures de surfaces et de pouvoir transmettre des flux thermiques élevés. Les essais effectués mettent en évidence l'impact d'un tel système sur les conditions de confort thermique : en chauffage, la température opérative augmente de 2 à 3 K et en rafraîchissement elle diminue de 3 à 4 K. Cette pièce a fait l'objet d'une étude numérique poussée : l'aéraulique a été modélisée à l'aide d'une simulation CFD réalisée avec le logiciel FLUENT® et le champ thermique l'a été grâce à une modélisation nodale en régime dynamique, réalisée avec le code de calcul thermique Thermette®. Ces simulations ont été utilisées pour améliorer la conception du système : ainsi, il a été mis en avant qu'en augmentant la superficie de la surface rayonnante utile et en améliorant le coefficient d'échange avec l'air ou en associant ce système à un préconditionnement thermique de l'air neuf entrant, le plafond rayonnant à panneaux caloducs pourrait transférer plus facilement la totalité des charges thermiques
Studies on thermal comfort in office spaces are encouraged by economic and environmental considerations. Radiant air-conditioning ceiling systems are efficient on thermal comfort because they do not create any discomfort and the air temperature is higher than with a all-air system. Their use is cheaper than with a conventional system and so, it provides energy saving. However, their cooling capacity is limited for an office use. After a sizing performed with the software COMFIE®, heat soft pipes are integrated in a radiant air-conditioning ceiling system. With this technology, uniform surface temperatures are observed and high heat transfer rates are achieved. During the tests, effects on the thermal comfort are noticed : operative temperature is higher to 2 or 3 K in heating mode, and lower 3 or 4 K in cooling mode. An advanced numerical simulation of this room is carried out : air velocity field is predicted with the CFD software FLUENT® and the thermal field is calculated with THERMETTE®. These simulations are used to improve the system design : by increasing the radiant ceiling area and the thermal convection coefficient or by a thermal preconditioning on air, the radiant air-conditioning ceiling system would be able to transfer more easily all thermal fluxes

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Torré, Jean-Philippe. "Quenching runaway reactions : hydrodynamics and jet injection studies for agitated reactors with a deformed free-surface." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7658/1/torre.pdf.

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Abstract:

To quench a thermal runaway reaction in a chemical rector, an efficient approach is the introduction of a small quantity of a liquid inhibiting agent, named a “killer”, into the mixing vessel. In this thesis, an experimental approach has been coupled tightly with numerical modelling using Computational Fluid Dynamics (CFD). The first part of this thesis is devoted to a study of the hydrodynamics of partially-baffled mixing vessels, including the free-surface deformation caused by the central vortex. The use of an inhomogeneous, multiphase approach allowed simulation of the free-surface deformation. The capability of this novel method was demonstrated by very good agreement between the numerical predictions and experimental data. In the second part, liquid jet injection at the free-surface was coupled with the vessel hydrodynamics. Numerical results, obtained using an Eulerian-Lagrangian approach, have again shown good agreement with experimental data. These results allowed the jet trajectory to be modelled and its penetration into the agitated vessel was quantified. New mixing criteria were introduced that are specific to this application. Finally, the numerical methods validated at the pilot scale were applied at the industrial scale and allowed the proposal of practical improvements to the safety of the synthesis reactors studied

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Dissertations / Theses on the topic 'CFT thermiques'

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