Rozprawy doktorskie: „Transferts de chaleur pariétaux”

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Bortolus, Marcos Vinicius. "Modélisation et simulation des transferts thermiques pariétaux en écoulement turbulent complexe". Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30115.

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Streszczenie:

Afin d'etudier les transferts thermiques parietaux en ecoulement turbulent complexe, on aborde dans ce travail deux approches: modelisation et simulation. L'ecoulement incompressible autour d'une marche descendante a ete choisi comme cas test pour lequel on trouve une abondante base de donnees experimentales. Dans une premiere partie, on compare differents modeles de paroi en conjonction avec le modele de turbulence k-epsilon standard. On analyse les performances des modeles du type lois de paroi: modeles a une, deux et trois couches ; et des modeles a bas nombre de reynolds turbulent: modele de launder et sharma et modele de lam et bremhorst. On montre ainsi les limitations des methodes classiques pour determiner les transferts thermiques parietaux. Le but de la deuxieme partie est precisement de chercher a mieux comprendre les mecanismes physiques qui relient les champs dynamique et thermique. Pour cela on utilise une approche numerique instationnaire qui permet de suivre l'evolution des phenomenes thermiques. Il s'agit de la simulation du transport passif de la temperature dans l'ecoulement. On s'interesse en particulier au decalage de la position du maximum du coefficient local de transfert thermique et du point de recollement. Dans les 2 parties, les resultats numeriques sont compares a ceux, experimentaux, trouves dans la litterature

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Rodrigues, Pedro. "Modélisation multiphysique de flammes turbulentes suitées avec la prise en compte des transferts radiatifs et des transferts de chaleur pariétaux". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLC041/document.

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Streszczenie:

Les simulations sont utilisées pour concevoir des chambres de combustion industrielles robustes et peu polluantes. Parmi les polluants, l’émission de particules de suies constitue une question sociétale et une priorité politico- industrielle, en raison de leurs impacts néfastes sur la santé et l'environnement. La taille des particules de suies joue un rôle important sur ces effets. Il est donc important de prévoir non seulement la masse totale ou le nombre de particules générées, mais également leur distribution en taille (PSD). De plus, les suies peuvent jouer un rôle important dans le rayonnement thermique. Dans des configurations confinées, la prédiction des transferts de chaleur est une question clé pour augmenter la robustesse des chambres de combustion. Afin de déterminer correctement ces transferts, les flux radiatifs et de conducto-convectifs aux parois doivent être pris en compte. Enfin, la température pariétale est aussi contrôlée par les transferts conjugués de chaleur entre les domaines fluides et solides. L’ensemble de ces transferts thermiques impactent la stabilisation de la flamme, la formation de polluants et la production de suies elle-même. Il existe donc un couplage complexe entre ces phénomènes et la simulation d'un tel problème multiphysique est aujourd'hui reconnu comme un important défi. Ainsi, l'objectif de cette thèse est de développer une modélisation multiphysique permettant la simulation de flammes suitées turbulentes avec le rayonnement thermique et les transferts conjugués de chaleur associés aux parois. Les méthodes retenues sont basées sur la Simulation aux Grandes Échelles (LES), une description en taille des suies, des transferts conjugués et un code Monte Carlo pour le rayonnement. La combinaison de telles approches est réalisable grâce aux ressources de calcul aujourd’hui disponibles afin d’obtenir des résultats de référence. Le manuscrit est organisé en trois parties. La première partie se concentre sur le développement d'un modèle détaillé pour la description de la production de suies dans les flammes laminaires. Pour cela, la méthode sectionnelle est retenue ici car elle permet la description de la PSD. La méthode est validée sur des flammes laminaires éthylène/air. Dans la deuxième partie, un formalisme LES spécifique à la méthode sectionnelle est développé et utilisé pour étudier deux flammes turbulentes : une flamme jet non-prémélangée et une flamme swirlée pressurisée confinée. Les champs de température et de fraction volumique de suies sont comparés aux données expérimentales. De bonnes prédictions sont obtenues et l’évolution des particules de suies dans de telles flammes est analysée à travers l'étude de l’évolution de leur PSD. Dans ces premières simulations, les pertes de chaleur aux parois reposent sur des mesures expérimentales de la température aux parois, et un modèle de rayonnement simple. Dans la troisième partie, une approche Monte Carlo permettant de résoudre l'équation de transfert radiatif avec des propriétés radiatives détaillées des phases gazeuse et solide est utilisée et couplée au solveur LES. Cette approche est appliquée à l'étude de la flamme jet turbulente. La prédiction des flux thermiques est comparée aux données expérimentales et la nature des transferts radiatifs est étudiée. Ensuite, une modélisation couplée de la combustion turbulente prenant en compte la production de suies, les transferts conjugués de chaleur et le rayonnement thermique est proposée en couplant les trois codes dédiés. Cette stratégie est appliquée pour la simulation du brûleur pressurisé confiné. L'approche proposée permet à la fois de prédire la température des parois et la bonne stabilisation de la flamme. Les processus de formation de suies se révèlent être affectés par la modélisation des transferts thermiques. Ceci souligne l’importance d’une description précise de ces transferts thermiques dans les développements futurs de modèles de production de suies et leur validation
Numerical simulations are used by engineers to design robust and clean industrial combustors. Among pollutants, soot control is an urgent societal issue and a political-industrial priority, due to its harmful impact on health and environment. Soot particles size plays an important role in its negative effect. It is therefore important to predict not only the total mass or number of emitted particles, but also their population distribution as a function of their size. In addition, soot particles can play an important role in thermal radiation. In confined configurations, controlling heat transfer related to combustion is a key issue to increase the robustness and the life cycle of combustors by avoiding wall damages. In order to correctly determine these heat losses, radiative and wall convective heat fluxes must be accounted for. They depend on the wall temperature, which is controlled by the conjugate heat transfer between the fluid and solid domains. Heat transfer impacts the flame stabilization, pollutants formation and soot production itself. Therefore, a complex coupling exists between these phenomena and the simulation of such a multi-physics problem is today recognized as an extreme challenge in combustion, especially in a turbulent flow, which is the case of most industrial combustors. Thus, the objective of this thesis is to develop a multi-physics modeling enabling the simulation of turbulent sooting flames including thermal radiation and wall heat transfer. The retained methods based on Large-Eddy Simulation (LES), a soot sectional model, conjugate heat transfer, a Monte Carlo radiation solver are combined to achieve a stateof- the-art framework. The available computational resources make nowadays affordable such simulations that will yield present-day reference results. The manuscript is organized in three parts. The first part focuses on the definition of a detailed model for the description of soot production in laminar flames. For this, the sectional method is retained here since it allows the description of the particle size distribution (PSD). The method is validated on laminar premixed and diffusion ethylene/air flames before analyzing the dynamics of pulsed diffusion flames. In the second part, an LES formalism for the sectional method is developed and used to investigate two different turbulent flames: a non-premixed jet flame and a confined pressurized swirled flame. Predicted temperature and soot volume fraction levels and topologies are compared to experimental data. Good predictions are obtained and the different soot processes in such flames are analyzed through the study of the PSD evolution. In these first simulations, wall heat losses rely on experimental measurements of walls temperature, and a coarse optically-thin radiation model. In the third part, to increase the accuracy of thermal radiation description, a Monte Carlo approach enabling to solve the Radiative Transfer Equation with detailed radiative properties of gaseous and soot phases is used and coupled to the LES solver. This coupled approach is applied for the simulation of the turbulent jet flame. Quality of radiative fluxes prediction in this flame is quantified and the nature of radiative transfers is studied. Then, a whole coupled modeling of turbulent combustion accounting for soot, conjugate heat transfer and thermal radiation is proposed by coupling three dedicated codes. This strategy is applied for a high-fidelity simulation of the confined pressurized burner. By comparing numerical results with experimental data, the proposed approach enables to predict both the wall temperature and the flame stabilization. The different simulations show that soot formation processes are impacted by the heat transfer description: a decrease of the soot volume fraction is observed with increasing heat losses. This highlights the requirement of accurate description of heat transfer for future developments of soot models and their validation

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Champion, Jean-Louis. "Etude expérimentale des films pariétaux de refroidissement produits par une paroi multiperforée - cas des conditions de fonctionnement des chambres de combustion de moteurs aéronautiques". Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2297.

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Streszczenie:

Nous presentons une etude experimentale sur la caracterisation aerodynamique et thermique des films parietaux generes par injection d'air de refroidissement (600 k) dans un ecoulement de gaz brules a haute temperature (1400 k), sur une paroi multiperforee. L'etude comprend la description du banc d'essai thalie, que nous avons concu a cette fin, suivie d'une analyse dimensionnelle, precisant la dependance fonctionnelle des parametres de similitude retenus, en fonction des parametres de controle de thalie. Reproduisant des conditions aerodynamiques tres proches de celles rencontrees dans une chambre de combustion de turbine a gaz, thalie permet la determination des coefficients globaux (coefficients de debit, efficacites de refroidissement effective et adiabatique) et l'etude de leur dependance fonctionnelle vis-a-vis des parametres de similitude des ecoulements. Concernant le coefficient de debit, notre etude tend a montrer l'influence, jusqu'ici non prise en compte, de l'ecoulement dans lequel debouchent les jets. Concernant l'efficacite de refroidissement, il a ete propose une expression en fonction des coefficients de transfert convectif mis en jeu. Ce modele simplifie, verifie experimentalement, autorise la determination experimentale de la dependance fonctionnelle des coefficients de convection en fonction des nombres de reynolds caracteristiques de chaque ecoulement. L'analyse de la structure moyenne et instantanee du film, au moyen de visualisations par tomographie laser, mesure de vitesses, de temperature et de concentration montre qu'il s'etablit sur 8 rangees d'orifices environ. De plus, il est compose de 3 couches : une couche parietale, dont la composition evolue longitudinalement sous l'effet de l'ecoulement de contournement des jets, une couche centrale, essentiellement composee de fluide issu des jets, et qui est surmontee d'une couche aux proprietes instationnaires fortes, siege d'intermittences.

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Suleiman, Ahed. "Evaluation par méthode inverse de la distribution de flux de chaleur pariétaux d'une plaque plane verticale en présence d'une perturbation radiative". Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0017.

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Le but de cette recherche est d’identifier, à l'aide d'une méthode inverse, la valeur des échanges convectifs générés par une plaque plane verticale, uniformément chauffée et perturbée par une source d'éclairement locale sur sa face avant. La réalisation de ce travail a nécessité une approche à la fois expérimentale et numérique. L'expérimentation est constituée d'une enceinte de dimensions réduites, de la plaque plane et d'une source de rayonnement modulable en puissance qui a nécessité un étalonnage préalable. Une méthode de simulation inverse, basée sur un algorithme adapté, détermine le flux global libéré par la plaque active ainsi que ses températures de surface. Un calcul des flux radiatifs de l'enceinte permet, par bilan thermique, d'obtenir les différents flux convectifs sur la face avant de la plaque et on déduit ainsi la valeur des coefficients d'échanges convectifs. Deux types de résultats sont proposés. Ceux correspondant aux études menées en régime permanent qui ont permis de valider, de manière satisfaisante, la méthode inverse utilisée par rapport à des corrélations de la littérature. D'autres, menées en régime transitoire, conduisent à l'évaluation en fonction du temps des coefficients d'échanges convectifs. Un calcul d'erreurs complète cette étude et confirme la fiabilité de la méthode. La conclusion finale de ce travail est que les algorithmes de simulation développés sont robustes, ce qui rend la méthode utilisable pour d'autres applications
The aim of this research is to identify, with the help of an inverse method, the value of convective heat exchanges generated by a uniformly heated vertical plane plate on which a radiative local perturbation is imposed. Experimental and numerical approaches were necessary to develop this work. The experimental system was composed of an enclosure with reduced dimensions, of the plane plate and of the radiative source of which the power was first determined by calibration. The use of the inverse method leads to the knowledge of the global flux leaving the plate and of the surface temperatures. Flux radiative calculations lead, by application of a thermal balance, to the determination of the convective heat exchanges. Finally, we can determine the values of the convective heat exchange coefficients. Two types of results are proposed. Those, corresponding to the steady state lead to the correct validation of the inverse method by comparison with a relation provided by the literature. The other ones lead in unsteady state give the evaluation of the heat exchange coefficients depending from the time. Uncertainty calculations confirm the viability of the inverse method. Finally, the main results given by this work correspond to the algorithm's robustness, which can lead to the use of the method for other applications

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Crespy, Charles. "Contribution à la mesure de champs de température bi et tri-dimensionnels par photographie de Speckle : application à l'estimation des flux de chaleur pariétaux". Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0031/these.pdf.

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Ce travail est consacré à la mise en œuvre d'un dispositif optique de Photographie de Speckle dédié à la mesure des champs de température dans les écoulements d'air bidimensionnels et tridimensionnels et plus particulièrement à l'estimation des transferts thermiques en proche paroi. Dans un premier temps, le dispositif expérimental est conçu et optimisé pour l'étude d'objets de phase thermiques. Puis, une métrologie originale est développée pour l'estimation du aux convectif pariétal. Elle permet, notamment, d'accroître significativement la résolution spatiale et la précision des mesures en présence de forts gradients de température et de s'affranchir des phénomènes de diffraction qui introduisent un biais important lors d'une mesure pariétale. Cette nouvelle approche est validée avec succès, lors d'une campagne de mesure menée, sur un écoulement d'impact de jet d'air plan, simultanément par Photographie de Speckle et par une méthode de référence basée sur un bilan thermique à la paroi. Enfin, un algorithme de reconstruction de champs de température tridimensionnels n'utilisant qu'une direction de mesure est développé. Cette technique présente l'avantage de pouvoir être utilisable dans le cadre des problématiques pariétales. Elle est mise en œuvre a n d'estimer différents paramètres 3-D d'une couche limite de convection naturelle
This study deals with the implementation of a Speckle Photography experimental device in order to measure temperature fields in bidimensional and tridimensional air flows, specially it focuses on near wall heat transfers estimation. First of all, an experimental device is designed and optimized for thermal phase object studies. Then, an original metrology to measure convective parietal heat flux is developed. It allows to increase spatial resolution and measurement accuracy, and to correct measurements from diffraction phenomenon which introduces a bias in parietal measurement. This technique is successfully validated with a measurement campaign on an air jet impingement flow simultaneously perform with the Speckle Photography technique and with a balance method. Finally, a tridimensionnal field estimation algorithm which needs a narrow viewing angle is developed. This technique has the advantage to be used in the parietal problems. It's implemented to estimate the thickness and the position of a free convective boundary layer

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Pètre, Brice. "Etude des échanges convectifs en espace confiné le long d'une paroi multiperforée. Application au refroidissement des parois des chambres de combustion". Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2251.

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Depuis l'apparition des premiers propulseurs aeronautiques, les motoristes desireux d'en ameliorer sans cesse les performances, sont confrontes a d'importants problemes de tenue thermique des differents elements constituant le propulseur. L'accroissement de ces performances passe par l'augmentation de la temperature des gaz de combustion. Ainsi, il est necessaire de proteger les parois de la chambre de combustion par une technique d'injection d'air frais au travers de multiperforations tapissant la paroi. Ce travail se propose d'etudier experimentalement la creation de la couche de refroidissement en fonction du nombre de rangees de trous d'injection et du taux d'injection m= iu i/ eu e pour 3 cas thermiques distincts. Ces cas sont fonction des temperatures des ecoulements principal t e et injecte t e et injecte t i et de la densite de flux d i s s i dissipee electriquement a la paroi. Ils permettent d'imposer tous les comportements thermiques possibles de la paroi : absorbante, athermane ou emettrice. Ils conduisent a un gradient de temperature a la paroi qui peut etre soit negatif, soit nul, soit positif. Cette etude thermique par sondage de thermocouple et par thermographie infrarouge, completee par une etude aerodynamique par piv, a permis de definir un nombre minimum de rangees a partir duquel la couche de refroidissement est formee. Elle a permis d'etablir deux schemas convectifs differents et capables de modeliser les 3 cas thermiques pour tous les taux d'injection. Ces deux modelisations mettent chacune en jeu deux coefficients d'echange avec pour temperatures de reference celle de l'ecoulement et celle de l'injection. Elle a de plus montre l'importance de l'influence des ecoulements mis en jeu sur les echanges convectifs.

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Ben, Moussa Hocine. "Etude des transferts de chaleur et de masse dans un silo à grains soumis à un flux de chaleur pariétal instationnaire". Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2313.

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Le present memoire propose une etude experimentale des transferts de chaleur et de masse dans un silo a grains soumis a un flux de chaleur parietal instationnaire. Les travaux ont ete conduits sur une maquette cylindrique, metallique, de diametre 40 cm et de hauteur 2 m, ouverte a ses extremites inferieure et superieure et contenant des billes d'argile expansee humidifiees qui simulent le grain. Dans une premiere partie on s'interesse a l'obtention experimentale des cinetiques de sechage pour bien caracteriser le materiau de simulation et rechercher la limite de validite de ces cinetiques en presence d'une variation brusque de temperature. Dans une deuxieme partie nous avons modelise et etudie experimentalement l'influence de la convection naturelle sur le sechage d'une masse de grain. L'ecriture du systeme d'equations adimensionnelles permet de mettre en evidence les nombres qui gouvernent le probleme. La determination experimentale du champ de temperature permet de remonter a celui de la vitesse de convection naturelle. La convection massique reste du second ordre devant la convection thermique. Le sechage du grain s'effectue progressivement des parois vers le centre et du bas vers le haut suivant un front determine par la vitesse de convection naturelle. La quantite d'eau evaporee est une fonction du flux applique a la paroi et de la duree d'application. L'experience effectuee justifie parfaitement les previsions que l'on peut faire en utilisant les nombres adimensionnels resultant de l'analyse des equations de transferts

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Tremoulière, Gérard. "Contribution à l'étude des transferts thermiques dans la chambre de combustion d'un moteur Diesel : Analyse hors moteur du jet pariétal en combustion". Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO19027.

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Afin de préciser la formulation d'un coefficient de transfert thermique dans une chambre de combustion de moteur Diesel, nous avons entrepris l'étude expérimentale des densités de flux locales et instantanées en fonction des paramètres de fonctionnement du moteur. L'importance des disparités de flux observées en deux points de la culasse justifient pleinement l'emploi d'un modèle de calcul des températures des gaz distinguant au moins les jets en combustion de l'air qui ne participe pas à la réaction. L'évaluation d'un coefficient d'échange cohérent implique en effet de connaître à chaque instant la température des gaz qui induisent le transfert au point considéré de la surface. Toutefois la complexité des mouvements des gaz dans la chambre rend l'évaluation de la position du jet enflammé trop imprécise pour l'établissement d'une relation générale. Nous avons donc entrepris une étude hors moteur d'un jet de méthane en combustion en incidence normale sur une paroi chaude (300 < Tp < 800 K). La mesure des profils de température dans le gaz nous permet de proposer la relation suivante entre les gr andeurs adimensionnelles, T+ et z+ représentatives de la température et de la distance à la plaque : T = A ln z+ + B avec A = 0. 43. La similitude des profils de température induite par ce résultat repose sur celle des vitesses. Nous avons pu établir effectivement que l'évolution radiale des maximums de vitesse m devait suivre la relation Vm = K R 3/2. Un second calcul basé sur la conservation de la quantité de mouvement a permis de confirmer ce résultat qui corrèle de plus les mesures réalisées
Etude theorique et experimentale d'un jet de methane en incidence normale sur une paroi chaude

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Ferchal, Cendrille. "Modélisation des écoulements et des transferts de masse et de chaleur dans la grotte de Lascaux". Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12726.

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Les peintures de la Grotte de Lascaux sont soumises depuis leur découverte à de nombreuses perturbations d'origine climatique, humaine ou biologique. Depuis la fermeture du site, leur préservation est assurée par un système de régulation de l'air et par une surveillance quotidienne de la cavité. Dans le cadre d'un partenariat entre EDF R&D et le Ministère de la Culture, soutenu par la fondation EDF, une étude par modélisation numérique est menée afin de mieux comprendre l'équilibre hygrothermique de la Grotte de Lascaux en interaction avec son environnement. Ce mémoire présente une première approche des phénomènes physiques en milieu fluide, permettant par exemple d'identifier les zones à fort risque de condensation, ce processus constituant un des principaux facteurs d'altération des peintures. Le premier chapitre est consacré à la présentation générale de la cavité sous différents aspects et à la description des observations effectuées sur le site depuis sa fermeture. Le deuxième chapitre présente le modèle physique utilisé, une attention particulière ayant été accordée au traitement de l'humidité en paroi. Dans le troisième chapitre, les méthodes numériques utilisées sont détaillées, avec notamment l'étape de création du maillage de la grotte. Enfin, le dernier chapitre est consacré aux simulations numériques de trois scénarios choisis, afin de représenter les mouvements d'air et les variations de température et d'humidité au sein de la cavité en présence ou non de perturbations extérieures. Une méthodologie est ainsi mise en place, permettant une meilleure connaissance du comportement hygrothermique et aéraulique de la grotte de Lascaux et apportant des éléments de réponse quant à la conservation des peintures rupestres
Since their discovery, the paintings of the cave of Lascaux have been subjectid to many cimatical, human or biological disturbances. Their safeguarding has been ensured by a daily monitoring of the cave and by an air-conditioning system. In the frameword of a partnership between EDF R&D and the french ministry of culture, backed by EDF foundation, studies of the movements of air inside the cave are carried out in order to better understand the hygrothermal balance of the cave of Lascaux interacting with its surroundings. Apparition of moisture at the wall, in particular, is bound to endanger the rock paintings; This work presents a first approach of the physical phenomena occuring in the fluid medium allowing to identify, amongst other things, areas subjectef to stronger condensation effects. The first chapter is dedicated to the general aspects of the cave ans to the observations carried out since the closing. The second chapter presents the physical model with spécific attention devoted to moisture presence on the wall. In the third chapter We detail the numerical methods, and more particularly the generation of the mesh used to discretize the cave. The last chapter is dedicated to numerical simulations of three scenarios in order to describe the movements fo air and the variations of moisture and temperature in the cave, submitted to perturbations or not. Finally, these results lead to better know hygrothermal and aeraulic behaviour of the cave, and thus to take e part in the safeguarding of the rock paintings

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Bellettre, Jérôme. "Transferts de masse et de chaleur dans la couche limite pariétale et à l'intérieur d'une paroi poreuse plane soumise à de l'effusion ou de la transpiration". Lyon, INSA, 1998. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1998ISAL0094/these.pdf.

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Ce travail concerne l'étude numérique et expérimentale des écoulements et des transferts thermiques au voisinage et dans une paroi poreuse soumise à un écoulement interne de fluide. Les simulations numériques de l'écoulement pariétal sont effectuées en utilisant un modèle classique de turbulence (modèle RNG k-ɛ). Une modélisation discrète de l'effusion à travers la paroi poreuse est développée afin de prédire les interactions entre l'écoulement pariétal et le fluide injecté. Les résultats numériques sont en accord avec les résultats expérimentaux obtenus dans une soufflerie thermique. Le couplage entre les transferts au voisinage et à l’intérieur de la paroi poreuse est étudié en fonction du taux d'injection, de la température de l'écoulement potentiel et de la surface d'échange interne du milieu poreux. Un modèle nodal des transferts thermiques internes à la paroi, couplé au modèle des couches limites soumises à de l'effusion, permet de calculer les températures de parois. Par comparaison entre les résultats de la modélisation et ceux de l'expérience, les coefficients d'échanges internes aux milieux poreux sont calculés. Enfin, en vue d'optimiser la protection thermique des parois, la transpiration d'un liquide est étudiée. Les résultats expérimentaux, obtenus avec la transpiration d’éthanol, alors que l’écoulement pariétal est gazeux, mettent en évidence une excellente performance du système de protection. Le débit de réfrigérant évaporé est calculé à partir de mesures de concentration dans la couche limite pariétale puis est utilisé pour l'étude numérique des transferts de masse en couche limites
The flows and the heat transfer near and inside a porous wall subjected to an internal flow are numerically and experimentally studied. Numerical simulations of the main flow are performed using a classical model of turbulence (RNG k-ɛ model). A discrete modeling of blowing through a porous plate is developed in order to predict interactions between the main flow and the injected fluid. Numerical results are in good agreement with experimental data obtained with a subsonic wind tunnel. The coupling between the heat transfer near and inside porous plates is studied for different injection rates, main flow temperatures and internal exchange surfaces of porous media. Surfaces temperatures are calculated using a nodal model of internal heat transfer, linked to the model of boundary layer submitted to injection. By comparing numerical and experimental temperatures of walls, the heat transfer coefficients inside porous media are calculated. In order to improve the thermal protection of walls, the transpiration with a liquid is studied. Experimental results, obtained with ethanol injection whereas the main flow is gaseous, show an important enhancement of the protection process. The coolant evaporation rate is calculated using measurement of mass fraction in the boundary layer and is used for the numerical study of mass transfer in the boundary layer

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Bellec, Morgane. "Études du couplage entre turbulence et gradient de température pour l'intensification des transferts de chaleur dans les récepteurs solaires à haute température". Thesis, Perpignan, 2017. http://www.theses.fr/2017PERP0005/document.

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Une voie prometteuse pour améliorer le rendement des centrales solaires à tour consiste à chauffer de l'air pressurisé à haute température afin d'alimenter un cycle thermodynamique de Brayton. Pour cela, il est indispensable de concevoir des récepteurs solaires performants,permettant de forts transferts de chaleur vers le fluide. Le développement de tels récepteurs passe par une compréhension fine de leurs écoulements internes. Il s'agit d'écoulements complexes, combinant de hauts niveaux de turbulence et un fort gradient de température entre la paroi irradiée par le flux solaire concentré et la paroi arrière isolée. On se propose dans ce travail de réaliser une étude amont numérique et expérimentale de ce type d'écoulements.D'une part, des mesures de vitesse par SPIV (vélocimétrie par images de particules stéréoscopique) sont effectuées dans une soufflerie de canal plan turbulent lisse dont la cellule de mesure est représentative d'un récepteur solaire surfacique. On observe en particulier l'influence d'un chauffage asymétrique sur les statistiques de la turbulence. Ces mesures sont d'autre part complétées par des simulations fines LES (simulation des grandes échelles)menées dans les conditions de la soufflerie. Pour finir, une simulation LES d'un canal plan texturé sur une paroi par une géométrie innovante est conduite. Cette architecture interne du récepteur combine des générateurs de tourbillon et des riblets afin d'intensifier les échanges de chaleur vers le fluide
A promising line of research to increase the efficiency of solar tower power plants consists in heating pressurized air to high temperatures in order to fuel a Brayton thermodynamic cycle. This requires to design effective solar receivers that allow for intense heat transfers toward the fluid. To develop such receivers, an in-depth understanding of their internal flows is needed. These are complex flows, combining strong turbulence and strong temperature gradient between the concentrated sun irradiated wall and the back insulated wall.The aim of this work is to investigate numerically and experimentally such flows.On one hand, velocities are measured by SPIV (Stereoscopic Particle Image Velocimetry) in a turbulent channel flow wind tunnel whom measurement cell is similar to a surface solar receiver. The influence of an asymmetric heating on the turbulence statistics are especially investigated. These measurements are supplemented by Large Eddy Simulations run under the same conditions as the wind tunnel. Finally, a Large Eddy Simulation is run in a channel flow textured on one wall by an innovative geometry. This internal receiver design combines vortex generators and riblets in order to enhance the heat transfers

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Mehryar, Reza. "Interaction entre jets multiples impactant en milieu confiné : aspects dynamiques et thermiques". Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30186.

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Un dispositif expérimental a été mis en oeuvre afin d’étudier l’interaction entre jets multiples impactant dans un milieu confiné. Il est composé d’une plaque émettrice de neuf jets en configuration carrée et d’une plaque impactée que l’on peut déplacer pour faire varier la distance de confinement. Les méthodes PIV basse cadence et haute cadence sont utilisées pour obtenir les champs de vitesse dans plusieurs plans passant aux centres des jets voisins et au voisinage de la plaque impactée. A l’aide de ces informations on a quantifié l’interaction entre jets voisins et l’effet fontaine qui en découle. Pour les mesures thermiques on a utilisé la thermographie infrarouge en face arrière du clinquant, chauffée par effet Joule. On a développé et exploité un modèle numérique 3D multicouches qui permet de prendre en compte un maximum de détails géométriques de la plaque impactée. A l’aide de ce code on a défini la géométrie de l’expérience, et mis en évidence l’effet de la peinture déposée sur le clinquant (calcul direct), puis traité les images infrarouges en régime permanent ou variable en vue de déterminer le coefficient d’échange convectif. Pour la configuration en carrée de type neuf jets, l’écoulement n’est pas stable et les jets battent en fonction du nombre de Reynolds et le rapport de confinement. On a trouvé une rupture de symétrie avec deux fréquences de battement d’origine différente. Pour la partie thermique, les résultats obtenus par les mesures en régimes permanent et variable sont comparés et l’effet du refroidissement de chaque jet sur les jets voisins est étudié.

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Darne, Raphaëlle. "Etude photophysique des transferts pariétaux". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1996_DARNE_R.pdf.

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L’objectif de la recherche est la mise au point d'un capteur photophysique pour l'étude des phénomènes de transfert de matière en milieu biphasique gaz-liquide. Le principe repose sur l'inhibition de fluorescence de molécules greffées sur le capteur, par l'oxygène dissous dans l'eau. La variation d'intensité de fluorescence est une fonction linéaire de la concentration en oxygène, celle-ci étant elle-même reliée au coefficient de transfert volumique, kLa. Dans ce but, deux actions principales ont été développées: - la réalisation et l'étude de la fixation chimique de la molécule fluorescente sur une surface plane en silice: l'acide 4-(1-pyrenyl)butyrique a été choisi comme fluorophore pour sa forte réactivité vis-à-vis de l'oxygène. Différentes conditions de greffage ont été testées pour déterminer l'influence de divers paramètres (quantité d'eau, présence de catalyseur, type de surface) et leurs actions analysées de manière qualitative (utilisations de techniques d'analyse de surface: microscopie par fluorescence, microscopie à force atomique (de cisaillement ou de friction), ) et quantitative (fluorimétrie). L’utilisation d'un post-traitement, jouant sur la désorption, a permis de dégager un modèle cinétique. - La mise au point du capteur: la détermination de la droite de Stern-Vollmer (If=f(O2)) en milieu statique et dynamique et les essais dans le milieu biphasique gaz-liquide ont permis de déterminer le coefficient kLa

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Barbeu, Frédéric. "Etude des transferts pariétaux par la méthode électrochimique". Poitiers, 2002. http://www.theses.fr/2002POIT2325.

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Ce travail porte sur le diagnostic électrochimique des écoulements liquides. Cette méthode de mesure donne accès d'une part à différentes caractéristiques du frottement pariétal local et d'autre part à une certaine information sur le champ de concentration, vu comme un scalaire passif. Les études menées autour de cette méthode ont nécessité la mise au point d'un canal hydraulique équipé de sondes électrochimiques. Sur le plan de la métrologie, un travail de calibration sur la valeur et la direction du frottement pariétal mesuré par des sondes réelles a été effectué. Deux méthodes menant à la réduction ou à l'augmentation du frottement pariétal ont été particulièrement étudiées : l'utilisation de tensioactifs ou de micro-modifications de la géométrie de la paroi (rainures). Un diagnostic de la structure fine de ce scalaire passif dans la sous-couche visqueuse a été effectué, concernant l'anisotropie, l'intermittence interne et l'analyse temps-fréquence des fluctuations turbulentes
This work deals with the electrochemical diagnostic of the flow. This technique provides both an information about the local wall shear rate and different characteristics of the concentration field, acting as a passive scalar. In order to carry out our study we first constructed an hydraulic channel equipped with electrochemical microelectrodes mounted flush with the wall (simple but also three-segmented). From the metrology point of view, a calibration work have been done concerning both the magnitude and the direction of wall shear stress. Two methods leading to wall shear stress reduction or augmentation are investigated : surfactant or micro-modification of the wall geometry. A final investigation is particularly devoted to the fine structure of the passive scalar mixing, in the viscous sublayer. Some features of the concentration diffusion are emphasized, concerning isotropy, internal intermittency or time-frequency behaviour

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Butaye, Edouard. "Modélisation et simulations résolues d'écoulement fluide-particules : du régime de Stokes aux lits fluidisés anisothermes". Electronic Thesis or Diss., Perpignan, 2024. http://www.theses.fr/2024PERP0029.

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Les centrales solaires à tour utilisent le flux solaire concentré pour chauffer un fluide caloporteur et générer de l'électricité grâce à un cycle thermodynamique. Pour augmenter le rendement de conversion thermique/électrique, on cherche à augmenter la température de sortie du récepteur à au moins 800°C. Une alternative aux fluides conventionnels réside dans l'utilisation de particules fluidisées par de l'air pour ainsi augmenter la température de travail et maximiser le transfert de chaleur pariétal. Les particules solides utilisées peuvent supporter des températures dépassant les 1000°C sans dégradation de leurs propriétés physiques et peuvent également stocker efficacement la chaleur. Pour répondre à ces enjeux, il est nécessaire de caractériser l'écoulement au sein du tube récepteur ainsi que les mécanismes physiques de transfert de chaleur dans ces configurations. Ce travail s'intéresse particulièrement à la description locale des écoulements anisothermes fluide-particules à l'aide de simulations numériques directes en particules résolues (PR-DNS) réalisées en calcul hautes performances. Des améliorations de l'outil permettant de réaliser des simulations résolues de ces écoulements sont tout d'abord apportées au code pour calculer des grandeurs d'intérêts et optimiser la méthode. Ensuite, plusieurs configurations de lits fluidisés liquide-solide sont étudiées pour caractériser extensivement la dynamique de l'écoulement. Les transferts thermiques pariétaux sont également capturés ainsi que les transferts thermiques entre le fluide et les particules. Des configurations gaz-solide sont étudiées afin de valider l'outil de simulation numérique pour modéliser ces écoulements. Finalement, une nouvelle échelle de résolution est proposée, en particules résolues avec une correction sous-mailles (PR-SCS). Cette échelle permet de modéliser précisément les efforts hydrodynamiques malgré une résolution grossière
Solar tower power plants harness concentrated solar flux to heat a fluid and generate electricity through a thermodynamic cycle that generates steam and drives a turbo-alternator. To increase thermal/electrical conversion efficiency, it is a required to raise the receiver outlet temperature to at least 800°C. An alternative to conventional fluids is to use air-fluidized particles to raise the working temperature and maximize parietal heat transfer. The solid particles used can withstand temperatures in excess of 1000°C without degrading their physical properties, and store heat efficiently. To meet these challenges, it is necessary to characterize the flow within the receiving tube, as well as the physical mechanisms of heat transfer in these configurations. This work focuses on the local description of anisothermal fluid-particle flows using particle-resolved direct numerical simulations (PR-DNS) with high-performance computing. Improvements are first implemented in the code to compute quantities of interest and optimize the numerical method. Next, several liquid-solid fluidized bed configurations are studied to extensively characterize flow dynamics. Parietal heat transfers are also computed as well as fluid-particle heat transfers. Gas-solid configurations are studied to validate the numerical simulation tool for modeling these flows. Finally, a new scale of resolution is proposed, referred to as Particle Resolved - Subgrid Corrected Simulation (PR-SCS). This scale enables hydrodynamic forces to be accurately modeled despite the coarse resolution

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Serra, Sylvain. "Couplage écoulements pariétaux et transferts thermiques dans les récepteurs solaires à haute température". Phd thesis, Université de Perpignan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00846206.

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L'objectif de cette étude est d'analyser l'écoulement traversant le récepteur solaire haute température de la centrale PEGASE. Cet écoulement est turbulent et soumis à un très fort gradient de température. Nous utilisons la simulation des grandes échelles thermiques appliquée aux équations bas-Mach pour étudier l'écoulement turbulent dans une géométrie de canal plan bi-périodique avec températures imposées aux parois. Pour cette étude, nous avons réalisé des simulations pour deux nombres de Reynolds turbulents différents (Re_tau m = 180 et Re _taum = 395) et pour quatre rapports de température (T2=T1 = 1 ; 1; 04 ; 2 et 5). Après avoir validé notre modèle, nous avons réalisé une étude sur la modélisation sous-maille thermique qui conclut sur la nécessité d'utiliser un modèle sous-maille thermique dynamique pour un écoulement ayant une forte intensité turbulente soumis à un très fort gradient de température. Nous analysons l'inﬂuence du gradient de température sur les différents proﬁls de vitesse et de température ainsi que sur les spectres d'énergie. Augmenter le gradient de température crée une dissymétrie de tous les proﬁls. Une relaminarisation du côté chaud est visible. On remarque une nouvelle répartition des ﬂuctuations à travers le canal ainsi que de l'énergie en fonction de la taille des échelles. Une création de ﬂuctuations de vitesse et de température a également été mise évidence du côté froid et du côté chaud du canal. Ces effets sont dus, à la fois à une variation de la viscosité cinématique (effet direct de la température) et à une interaction entre les champs turbulents dynamique et thermique.

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Grangeot, Gilbert. "Description des transferts de chaleur en milieu poreux". Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376139103.

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Grangeot, Gilbert. "Description des transferts de chaleur en milieu poreux". Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10640.

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Une analyse bibliographique generale du probleme est presentee. Un programme experimental mene sur un milieu poreux artificiel non consolide, en etroite interaction avec une etude theorique et numerique permet de preciser les conditions de validite de differents modeles de description des transferts

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Kim, Nam Shin. "Analyse expérimentale d'un jet turbulent impactant sur un plaque plane et sur un obstacle de section carrée". Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30074.

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Cette étude aborde l'impact d'un jet sur une plaque plane et sur un obstacle de section carrée. L'objectif de ce travail est l'analyse expérimentale de l'écoulement, et du transfert de chaleur associé, lorsque la surface est chauffée à densité de flux constante. Les mesures de vitesse et de turbulence ont été menées par la Vélocimétrie par Images des Particules (PIV) et l'anémométrie à fil chaud, ce qui a permis la mesure de chaque composante et du champ complet en particulier au voisinage des parois. Différents post-traitements de la PIV ont permis une nette amélioration de l'évaluation des fluctuations de vitesse. Les mesures de la température ont été effectuées par la thermographie infrarouge et la thermométrie à fil froid. La caméra utilisée, de technologie avancée, possède une résolution thermique très faible. Un travail important de post traitement des images infrarouge a permis de quantifier le champ de coefficient d'échange avec une précision inférieure à 5%. Plusieurs corrections de la température ont été menées sur les mesures par la thermométrie à fil froid pour tenir compte des effets inertiel et de conduction au niveau de la sonde. Les mesures concernant l'impact d'un jet sur une plaque plane ont complété les données de la littérature tout en mettant en évidence quelques désaccords. Nous proposons une analyse qui permet d'expliquer l'effet de la distance d'impact sur le coefficient de transfert de chaleur local. Ce travail représente une base de données aérothermiques cohérente pour la validation des modèles de turbulence. L'impact du jet sur un barreau à section carrée a montré plusieurs structures d'écoulement 3D intéressantes et une distribution complexe du coefficient de transfert de chaleur associée. Les phénomènes de décollement et de recirculation 3D ont été identifiés et analysés. Egalement, l'influence de la position du jet par rapport au barreau sur la topologie de l'écoulement a été clairement mise en évidence
This study approaches the jet impingement on a flat plate and on a square sectioned obstacle. The objective of this work is the experimental analysis of the flow and the associated heat transfer when surface is heated with a constant heat flux. The turbulence and velocity measurements were carried out by the Particle Image Velocimetry (PIV) and the hot wire anemometer, which allow to the measurements of each velocity component and of the complete field, specially close to the wall. Several post processing of the PIV allowed an improvement of the evaluation of the velocity components fluctuations. The temperature was measured using the infrared thermography and the cold wire thermometry. The chosen camera, using a advanced technology, have a very small temperature resolution. An important post processing analysis of infrared pictures allows the quantification of the field of heat transfer coefficient with an accuracy lower than 5%. Several corrections of the temperature were conducted in the cold wire thermometry measurement to take into account probe inertia and conduction effects. These measurements concerning the impingement of a jet on a flat plate supplemented the literature data (Baughn & Shimizu (1989) and Cooper et al. (1993)) but emphasized some discrepancy. We proposed an analysis to understand the effect of jet distance from the surface on the local heat transfer coefficient. This work also represent a coherent aerothermal new database for the validation of turbulence models. The impingement of jet on a square sectioned bar showed several interesting 3D flow structures and associated complex heat transfer coefficient distributions. The phenomena of flow seperation and 3D recirculation were identified and analyzed. Also, the influence of the jet position to the bar on the flow topology and on the heat transfer was investigated

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Audiffren-Arnaud, Nicole. "Turbulence d'une couche limite soumise à une variation de densité due à une onde de choc ou à un chauffage pariétal". Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22041.

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Ce travail essentiellement experimental a ete consacre a une etude, dans le cas d'une couche limite supersonique, des effets de variations de densite provoques par des perturbations qui proviennent soit d'un chauffage parietal, soit d'une onde de choc incidente de faible ou forte intensite, ou encore de la superposition de ces deux causes. La qualification de l'influence du chauffage a ete effectuee par differentes approches: spectres, echelles integrales, coefficient de correlation vitesse temperature. . . Il est mis en evidence que le champ de vitesse est moins affecte que le champ de temperature, et que, de plus, la structure de la turbulence ne se trouve pas modifiee par le chauffage. Enfin, les resultats obtenus ont montre experimentalement la possibilite d'utiliser, en ecoulement chauffe, un schema de diffusion a gradient de la temperature par la vitesse. L'ecoulement s'est donc simplement adapte aux conditions de paroi avec les nouvelles valeurs des parametres cles: densite, densite a la paroi, vitesse de frottement. L'etude menee sur l'interaction de cette couche limite avec une onde de choc, conjuguee ou non a un chauffage parietal, constitue une premiere approche de cette situation. Un nombre important de sections a du etre traite afin de cerner les principales regions de l'ecoulement, et l'etude de la zone directement en aval du choc incident a ete abordee. Sur les grandeurs fluctuantes, l'analyse de l'influence du chauffage a montre que celle-ci etait plus marquee dans l'interaction de faible intensite. Il a pu etre confirme notamment que le chauffage augmente l'etendue de la zone d'interaction vers l'amont. Les conclusions de notre travail experimental, sont orientees vers la caracterisation de l'anisotropie et son evolution. Ainsi, on observe pour l'interaction avec decollement un changement de signe de la correlation uv dans la region centrale. L'etude de l'anisotropie dans l'interaction a fait apparaitre qu'elle etait surtout affectee dans l'interaction avec decollement

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Messaadi, Awatef. "Etude des échanges convectifs le long d'une paroi à multiperforation inclinée : application au refroidissement des parois des chambres de combustion". Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2324.

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Une des méthodes utilisées pour le refroidissement des composants du turboréacteur est la multiperforation, elle consiste en une injection d'air froid à travers des orifices le long des parois. Notre travail consiste en une étude expérimentale sur une plaque plane à plusieurs rangées de trous, permettant l'injection d'air suivant un angle de 30ʿ. Deux études thermique et aérodynamique, ont permis de suivre la formation de la couche de refroidissement en fonction du taux d'injection et de l'ouverture successive des rangées. Différents cas thermiques permettent la modélisation des échanges convectifs. Deux modèles basés sur la superposition de deux échanges de chaleur conduisent à la détermination de deux couples de coefficients d'échange, un troisième modèle propose une formulation de la convection à travers un coefficient d'échange et une température de référence. L'analyse des variations de ces couples confirme les résultats acquis dans le fluide, sur la couche de refroidissement
The cooling of the components of the turbojet is achieved through several methods such as multiperforation, consisting of cool air injection through holes along the wall. Our work consists of an experimental study on a flate plate with several rows of holes, which allow the air injection at an angle of 30ʿ. Thermic and an aerodynamic studies enabled us to follow the development of the cooling layer in relation to the injection rate and the opening of the rows. Different thermal cases allow us to model the convective exchanges. Two models are based on the superposition of two heat exchanges lead to the determination of two heat transfer coefficient couples, a third model offers formulation of the convection through a heat transfer coefficient and a reference temperature. The analysis of the variation of these pairs confirms the results obtained in the fluid concerning the development of the cooling layer

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Marck, Gilles. "Optimisation topologique des transferts de chaleur et de masse : application aux échangeurs de chaleur". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00794779.

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Les transferts de chaleur et de masse sont deux phénomènes physiques à la base de nombreux systèmes thermiques employés dans des secteurs variés tels que l'industrie, le bâtiment ou encore les énergies renouvelables. Les présents travaux de recherche envisagent différentes méthodologies d'optimisation de configurations assurant le transfert de flux de chaleur, couplé ou non à un écoulement fluide, au sens topologique du terme. Les équations aux dérivées partielles décrivant les phénomènes physiques sont discrétisées avec la méthode des volumes finis. La première partie du manuscrit examine successivement trois classes différentes de méthodes: la théorie constructale, les automates cellulaires et les méthodes par pénalisation. Le même cas académique, portant sur le refroidissement d'un volume fini générant de la chaleur, est résolu au moyen de ces trois méthodes, ce qui permet ainsi de comparer les performances de chaque algorithme. Cette comparaison démontre l'ascendant des méthodes par pénalisation sur les deux premiers types, tant structurellement que quantitativement, et permet également d'établir des solutions basées sur des compromis dans le cadre d'optimisations multi-objectifs. Par conséquent, la seconde partie envisage l'application de cette approche à des configurations réalisant des transferts de chaleur conducto-convectifs en régime laminaire. L'utilisation de paramètres de pénalisation en conjonction avec les volumes finis requiert une régularisation de la dissipation visqueuse le long de l'interface fluide/solide. Une approche bi-objectif est développée visant à minimiser la puissance dissipée par le fluide, tout en maximisant l'énergie thermique récupérée sur le système. Les solutions obtenues adoptent des configurations non-triviales qui sont divisibles en quatre classes topologiques différentes. La thèse ouvre ainsi un nouveau champ d'investigation pour l'optimisation d'écoulements couplés à la problématique du transport de chaleur.

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Mobtil, Mohammed. "Identification spatio-temporelle des échanges convectifs pariétaux par techniques inverses : Application aux échangeurs de chaleur". Valenciennes, 2011. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/68f554d7-6602-43cc-b3c3-fa87c4fe1fa9.

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Ce travail s'intègre dans la thématique développée au sein du département énergétique industrielle de l'école des mines de Douai concernant la détermination des coefficients d'échange convectif au sein des échangeurs de chaleur. L'objectif général est de développer des techniques efficaces permettant de déterminer les champs de coefficient d'échange à la surface des ailettes d'aéroréfrigérant. La méthode expérimentale développée au laboratoire consiste à chauffer de manière non-intrusive une plaque thermiquement mince à l'aide d'un émetteur infrarouge et à analyser son régime de relaxation à l'aide d'un dispositif de thermographie infrarouge. Le travail développé dans cette thèse consiste à identifier par méthode inverse la répartition spatio-temporelle du coefficient d'échange à l'interface fluide-paroi. Deux techniques inverses avec régularisation de Tikhonov sont développées. Le principe de fonctionnement de ces deux techniques est basé sur la minimisation de l'écart quadratique entre les températures mesurées par thermographie infrarouge et celles calculées par un modèle direct discrétisant l'équation de la chaleur dans le milieu bidimensionnel par éléments finis. La validité des deux méthodes a été étudiée dans un premier temps sur des cas tests numériques ce qui nous a permis de mettre en évidence leurs limites et/ou leurs avantages par rapport à la stabilité de la solution et la rapidité de calcul. La méthode retenue est ensuite validée par rapport à des données obtenues par simulation au moyen du logiciel commercial « STARCCM+ » avant d'etre appliquée à différents cas expérimentaux : cas de la plaque lisse, et cas d'une ailette circulaire munie de tube (échangeur de chaleur de type tube et ailette)
This work thematically fits into the research area on the determination of Convective heat transfer coefficients in heat exchangers developed at the Department of industrial energy engineering of Ecole des mines de Douai. The overall objective is to develop effective techniques for determining the fields of heat transfer coefficient on the surface of the fins of a cooling tower. The experimental method developed in the laboratory consists of a non-intrusive heating of thermally thin plate using an infrared transmitter and afterwards analyzing its cooling using an infrared thermography system. The work presented in this thesis identifies the inverse method by spatio-temporal distribution of the heat transfer coefficient to the fluid-wall interface. Two inverse techniques with Tikhonov regularization are developed. The operating principle of these two techniques is based on minimizing the squared difference between temperatures measured by infrared thermography and those calculated by a direct model discretizing the heat equation in two-dimensional finite element environment. Initially, the validity of both methods was studied by numerical tests which allowed us to determine their limitations and or their benefits from the viewpoint of solution stability and computational speed. The chosen method is then validated against the data obtained by the simulation using “STARCM+”commercial software before being applied to different experimental cases : the case of the smooth plate and the case with a circular fin inside the pipe (pipe and fin heat exchanger type)

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Lamrani, Moulay Abdellah. "Transferts thermiques et aérauliques à l'intérieur des bâtiments". Nice, 1987. http://www.theses.fr/1987NICE4087.

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Khodr-Mneimne, Hala. "Transferts thermo-aérauliques entre pièces à travers les grandes ouvertures". Nice, 1990. http://www.theses.fr/1990NICE4434.

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Les modèles thermiques multizones de bâtiments, pour l'utilisation en simulation sur de longues périodes, nécessitent un modèle adapté de calcul des conductances thermiques dues aux mouvements d'air. Ce modèle adapté est l'objet de cette thèse ; le problème principal concerne la modélisation des transferts thermiques à travers une grande ouverture. Ce problème est traité par le développement et la validation d'un modèle simplifié de type Nu=f(Gr,Pr), ce modèle prend implicitement en compte les stratifications en température dans les pièces. Un modèle de couplage permet de calculer les conductances globales dues à la fois à la convection naturelle entre pièces et aux mouvements convectifs résultant des infiltrations et du système de renouvellement d'air. Les modèles multizones de bâtiment utilisant le nouveau modèle simplifié permettent des simulations 30 fois plus rapides en temps calcul que les modèles multizones de bâtiment basés sur un calcul simultané des champs de pressions et de températures

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Loubat, Rémi. "Analyse des transferts de chaleur flamme paroi par méthode inverse". Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0007.

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Connaître une estimation ﬁable de la température atteinte par une structure lors d'un incendie représente un objectif majeur de la phase de développement et de certiﬁcation d’un avion. Une déﬁnition précise des phénomènes thermiques à l'interaction entre la ﬂamme et la paroi est alors requise. Une synthèse bibliographique met en évidence un manque important d'informations exploitables sur ce type de phénomène, ainsi que les difﬁcultés de modélisation par CFD. Aﬁn d’améliorer les modèles thermiques de flamme existants, une méthode d'identiﬁcation de la densité de flux de chaleur incidente est développée. Celle-ci s’appuie sur une procédure de mesure du ﬂux transmis dans le solide par résolution du Problème Inverse de Conduction de la Chaleur. Les niveaux élevés de température et de ﬂux envisagés contraignent à résoudre le problème de façon non-linéaire, associé à des conditions limites convecto-radiatives, et basé sur un schéma volumes ﬁnis. Des mesures de température en cours des tirs sont réalisées en face non-impactée par thermographie infrarouge. Ensuite, deux méthodes de décomposition du ﬂux en une part convective et une part radiative sont dévelopées sur un banc pilote dédié. La première méthode se base sur une modiﬁcation de l'émissivité de la zone impactée afin d’altérer le bilan radiatif à la paroi. La seconde méthode consiste à analyser par le biais d’une régression linéaire l'évolution couplée du flux et de la température de paroi. Cette dernière approche est par la suite appliquée à un cas reproduisant une situation de rupture de chambre de combustion.

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Chatelain, Alexandre. "Simulation des grandes échelles d'écoulements turbulents avec transferts de chaleur". Grenoble INPG, 2004. http://www.theses.fr/2004INPG0065.

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La Simulations des Grandes Echelles d'écoulements turbulents anisothermes a été utilisée dans le cadre de problèmes d'interaction thermique fluide/solide. Le but de ce travail réside non seulement dans l'identification des divers éléments susceptibles de mésestimer les fluctuations de température à la paroi mais aussi à l'introduction de modélisations de parois adaptées. Le choix d'un schéma de convection "optimisant" le transport de scalaire a conduit à l'adoption d'un schéma décentré avec limiteur de pente : le schéma QUICK. Deux nouvelles approches de reconstruction de fluctuations de température en proche paroi sont proposées et testées. La première repose sur une résolution complète des équations de Navier-Stokes sur une grille fine en proche paroi permettant de reconstruire le champ fluctuant. Une seconde méthode repose sur la résolution 1D et simultanée d'une équation de température moyenne et d'une équation de transport pour la variance de température en proche paroi
LES of turbulent flows with heat transfer was used within the framework of conjugate heat transfer problems. The objective of this work lies not only in identifying the various elements likely to impair temperature fluctuations estimations at the fluid/solid interface but also to introduce adequate wall modelings. The choice of a proper convection scheme for the transport of passive scalars led to the adoption of a high order upwind scheme with slope limiter. The use of classical wall models having shown some weaknesses as for the estimation of parietal temperature fluctuations, two new approaches are proposed and tested. The first one relies on a complete resolution of the Navier-Stokes equations on a refined grid close to the wall making it possible to rebuild the temperature fluctuations near the wall. The second one relies on the simultaneous and one dimensional resolution of a turbulent boundary layer equation and a variance transport equation near the wall. ?????

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Curet-Ploquin, Sébastien. "Traitements micro-ondes et transferts de chaleur en milieu multiphasique". Nantes, 2008. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=66ef5c4e-a233-4eb0-b8ed-d2fafacb7f94.

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La technologie micro-onde est un procédé qui connaît de nombreuses applications en industrie agroalimentaire. Toutefois ce procédé reste encore mal maîtrisé en raison de complexes interactions entre les micro-ondes et la matière. Dans le cadre de cette thèse à la fois numérique et expérimentale, on s’intéresse au procédé de décongélation micro-onde d’un produit modèle, la tylose. La génération de chaleur par micro-ondes est modélisée à partir de la résolution numérique des équations de Maxwell par l’intermédiaire de la méthode des éléments finis. Les températures simulées sont comparées à des mesures expérimentales et à des solutions semi analytiques disponibles dans la littérature. Tout d’abord, les phases congelée (faible diélectrique) et décongelée (fort diélectrique) sont traitées séparément. Les résultats mettent en relief les phénomènes de résonance avec une localisation variable des points chauds au sein du produit congelé. L’influence des propriétés diélectriques est aussi mise en évidence avec l’utilisation d’une méthode inverse destinée à l’estimation de ces paramètres. En phase décongelée, les solutions numérique et semi analytique sont en accord avec les données expérimentales. L’étude est ensuite étendue au procédé de décongélation micro-onde. La sensibilité du modèle est caractérisée avec des propriétés diélectriques fortement dépendantes de la température au cours du changement de phase. Enfin, plusieurs recommandations sont proposées en perspective d’étude dans un objectif de commande prédictive de la température au cours du procédé de traitement par micro-ondes
Microwave technology is a process which knows many applications within food process industry. However this process is still badly known because of complex interactions between the microwaves and the matter. Within the framework of this numerical and experimental thesis, the study focuses on the microwave thawing process of a model product, the tylose gel. The heat generation due to microwaves is modelled by using the numerical resolution of the Maxwell's equations via a finite element method. The simulated temperatures are compared with experimental measurements and semi analytical solutions available in the literature. First of all, the frozen phase (low dielectric) and the defrosted phase (high dielectric) are studied separately. The results highlight the resonance phenomena with variable locations of the hot spots within the frozen product. The influence of the dielectric properties is also highlighted by using a reverse technique intended for their estimation. In the defrosted phase, the numerical and semi analytical solutions are in good agreement with the experimental data. The study is then extended to the microwave thawing process. The model sensitivity is characterised with the temperature dependent dielectric properties during the phase transition. Lastly, several recommendations are proposed for predictive control of temperature profiles during the microwave heating process

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Ould, Ahmedou Sid'Ahmed. "Etude numérique et expérimentale de l'intensification des transferts convectifs par vent ionique". Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010NANT2015.

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Khourchafi, Abdelhak. "Etude de l'approximation P1 pour les transferts radiatifs spectralement corrélés dans des gaz : application à l'étude des transferts couplés convection-rayonnement dans des échangeurs de chaleur à haute température". Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0346.

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L'objectif de ce travail est de modéliser les transferts couplés convection turbulente-rayonnement en vue de l'application au calcul des échangeurs de chaleur à haute température. Dans la première partie de cette étude, une modélisation des transferts radiatifs dans les gaz à l'aide de la méthode P1 couplée à un modèle spectral de type statistique à bandes étroites à loi inverse exponentielle est proposée. La technique de l'indicatrice de corrélation est utilisée afin de prendre en compte les corrélations spectrales liées à la structure fine du spectre d'absorption des gaz. Des résultats numériques sont présentés dans le cas de gaz de combustion actifs dans l'infrarouge (vapeur d'eau et dioxyde de carbone) en géométrie 1D et 2D. Une comparaison avec d'autres résultats de la littérature permet de valider le modèle de rayonnement. Dans la seconde partie de ce travail, on a procédé au couplage du modèle de rayonnement P1 spectralement non corrélé, au logiciel de thermohydraulique TRIO développé au CEA, utilisant un modèle de turbulence de type Ƙ-Ɛ, avec des lois universelles de raccordement à la paroi. Des calculs d'écoulements turbulents de gaz de combustion dans un canal rectangulaire ont été effectués et comparés avec des résultats expérimentaux. On montre que l'accord obtenu est satisfaisant, mais que d'autres tests sont nécessaires pour valider complètement le modèle de couplage convection-rayonnement

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Goni, Boulama Mahaman Kiari. "Transferts simultanés de chaleur et de masse en convection mixte confinée". Thèse, Université de Sherbrooke, 2005. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1771.

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The effects of thermal and solutal buoyancy forces on a laminar, steady state flow of a binary gas mixture between two large and inclined parallel plates are investigated. Great attention is paid for the proper formulation of the governing conservation equations. Thus, usually omitted terms such as the axial diffusion of momentum, energy and chemical species are incorporated in the model.The resolution has been performed via a numerical code based on the finite volume method. This code is first thoroughly validated by a series of tests and comparisons with available results. Different combinations of the boundary conditions have been considered and the corresponding solutions are presented and discussed. It has therefore been shown that species diffusion and channel inclination significantly influence the velocity, temperature and species concentration profiles as well as the pressure drop and the heat transfer processes. Under certain conditions, flow reversal has been observed. On the other hand, an exact analytical solution has been derived for the fully developed flow region and for the combinations of boundary conditions of the numerical study. In the case of first kind thermal and solutal wall conditions, the solution is expressed as a function of the unique parameter (Gr[subscript T]* + Gr[subscript M]*)/Re which combines the two buoyancy effects as well as the channel inclination. However, when the walls are subjected to uniform heat fluxes and uniform species concentrations, the solution is a function of three independent parameters (Gr[subscript T]*/Re, Gr[subscript M] */Re and q[subscript 1] / q[subscript 2]). In all cases, the precise flow reversal criteria, the flow field profiles and the asymptotic values of the friction factors, the Nusselt and Sherwood numbers have been obtained, thereby providing a straightforward validation for the above numerical observations. This analytical solution has also been utilized in order to identify the sources and to calculate the amount of irreversible losses encountered in such flows. This thesis also presents an approximate analytical solution for the one-dimensional evolutions of the dependent variables in a direct-contact heat and mass exchanger with evaporation or condensation.The proposed solution is based on truncated power series expansions and is less restrictive than all currently available such studies.

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Dabireau, François. "Étude des transferts de chaleur aux parois dans les moteurs-fusées". Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT041H.

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Les conditions extrêmes de pression et de température qui règnent dans la chambre des moteurs-fusées imposent de prédire de manière sûre les flux de chaleur, en moyenne pour l'élaboration du cycle de fonctionnement mais aussi localement au cours du temps pour l'évaluation de la durée de vie de la chambre de combustion. Dans cette étude on utilise des codes de calcul pour estimer les flux pariétaux. Pour une meilleure évaluation des flux moyens en code RANS (équations de Navier-Stokes moyennées) on développe des lois de paroi prenant en compte la forte compressibilité du fluide et le fort gradient de température normal à la paroi. La validité de ces modèles est éprouvée par des tests « a priori », puis dans plusieurs configurations académiques ou industrielles. L'erreur commise sur le flux au col d'une tuyère passe d'environ 50% avec une loi log, à 15% avec les modèles développés. Quant au flux de chaleur maximum il est attribué à l'interaction flamme H2/O2-paroi pour laquelle plusieurs configurations génériques sont calculées avec des codes de Simulation Numérique Directe. Les mécanismes d'interaction sont détaillés sur des cas mono- puis bidimensionnels. On montre qu'à condition de disposer d'une thermochimie ajustée, des études en chimie simple sont tout à fait pertinentes puisque le problème est thermiquement contrôlé. L'influence de la pression sur la flamme s'avère différente en prémélange et en diffusion. Du point de vue thermique c'est la distance entre la flamme et la paroi qui pilote le flux maximal. On établit finalement que la paroi peut être soumise à des flux instantanés localement très élevés. Dans certaines configurations on peut également s'attendre à ce que l'interaction s'installe sur la durée
The extreme conditions for pressure and temperature in rocket-engines impose to carefully predict heat fluxes, both mean (for engine cycle determination) and instantaneous (for lifetime of the combustion chamber). In the present study these fluxes are estimated with numerical computations. For a better evaluation of the mean fluxes with RANS codes laws of the wall are developed to take into account the high compressibility of the fluid and the high wall temperature gradient. These models are evaluated with « a priori » tests, and on several academic and industrial configurations. The percentage of error on the nozzle heat flux calculation is of about 50% for a log law and of 15% for the models developed here. The maximum wall heat flux is due to H2/02 flame/wall interaction. Several configurations of interaction are computed using Direct Simulation codes. One and two dimensional mecanisms are investigated. It is shown that, when the chemistry is adapted, simple chemistry studies are adequate because the problem is thermically controlled. The impact of the pressure on the flame structure is quite different in premixed or diffusion combustion. The flame-wall distance is the leading parameter for maximum wall heat flux. Finally the wall can be locally submitted to very high fluxes. Under certain conditions the interaction may become quasi-steady with a stabilised non-zero wall heat flux

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Bavière, Roland. "Etude de l'hydrodynamique et des transferts de chaleur dans des microcanaux". Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://www.theses.fr/2005GRE10114.

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L'objectif de cette thèse est de cerner précisément les limites d'application des lois et corrélations classiques de l'hydrodynamique et des transferts thermiques par convection forcée, aux liquides en simple phase dans des conduites de très faible diamètre hydraulique. Pour ce faire, des campagnes expérimentales portant sur le coefficient de frottement, le coefficient d'échange de chaleur et le nombre de Reynolds critique de transition à la turbulence ont été conduites dans des microcanaux de hauteur comprise entre 700 µm et 5 µm, parcourus par de l'eau. Des techniques de texturation locale des parois ont permis de mesurer l'influence de l'état de surface sur les trois caractéristiques précédemment citées. Les résultats de ces recherches suggèrent qu'une métrologie spécifique doit être développée pour obtenir des données fiables aux échelles inférieures à 500 µm. Des microsystèmes silicium-pyrex intégrant un microcanal et deux capteurs de pression à jauges de contrainte ont été réalisés dans ce but. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que, contrairement à des travaux bibliographiques de référence, la réduction de la dimension interne d'une conduite lisse ne remet pas en cause les évolutions classiquement rencontrées aux échelles conventionnelles. D'autre part, l'effet de la rugosité est discuté à partir de résultats expérimentaux et d'un modèle analytique basé sur la méthode aux éléments discrets
This doctoral thesis is devoted to the characterization of hydrodynamics and forced convection heat transfer for single phase liquid flows in micro-ducts. Extensive experiments have been conducted for determining the evolution of the friction coefficient, the heat transfer coefficient and the critical Reynolds number of transition to turbulence in microchannels from 700 µm to 5 µm in height. Local roughening of the microchannel walls has allowed for studying the influence of the surface finish on these three parameters. The findings of this research suggest that novel experimental techniques should be specifically developed for the scales smaller than 500 µm. Innovative silicon-pyrex microsystems composed of a microchannel and two local pressure probes have therefore been constructed. The experimental results show, contrary to previously published reference works, that the conventional laws established for macro-scaled flows pertain to smooth-wall microchannels. The roughness effect is also discussed both from experimental and analytical points of view. This latter analysis is founded on a model relying on the discrete element approach

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Limam, Karim. "Contribution à l’étude des transferts de chaleur et de masse dans les cavités partitionnées. : Application à la caractérisation des transferts aérauliques dans les bâtiments à travers les grandes ouvertures verticale". Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0114.

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Ce travail décrit une contribution numérique et expérimentale à l'étude du transfert de masse et de chaleur dans les cavités partitionnées et une application au cadre de la physique du bâtiment. Dans un premier chapitre nous décrivons les mécanismes en jeux dans de telles cavités, puis nous présentons du point de vue de la littérature l'aspect global du problème. Ensuite nous ex osons au chapitre II le traitement numérique par différence finie des équations de la convection naturelle laminaire en cavité partitionnée. Puis nous mettons en évidence l'influence des paramètres caractérisant le partitionnement sur les transferts chaleur et de masse en convection naturelle d'origine thermique ou solutale. Dans un troisième chapitre nous présentons une application à la physique du bâtiment qui concerne les transferts aérauliques à travers les grandes ouvertures verticales. Après une présentation du dispositif expérimental utilisé et des principaux résultats obtenus, nous nous consacrons à l’évaluation comparative de résultats numériques obtenus à l'aide de code turbulents tridimensionnels sur les configurations expérimentales que nous avons testées. Les résultats montrent un bon accord qualitatif entre les modèles et les expérimentations
A contribution to numerical and experimental study of beat and mass transfer in partitioned cavities and an application ta building physics are here presented. The first chapter describes the mechanisms that occur in such cavities, and global aspect of the problem from a bibliographical point of view. In the second chapter, the finite difference method used to numerically solve the laminar natural convection equations in a partitioned cavity is presented. The influence of the parameters characterizing the partition on beat and mass transfer for case of thermal or solutal natural convection is then discussed. In the third chapter an application to building physics is dealt with. This application more specifically concerns air flow trough large vertical openings in buildings. The experimental facility used and the main results obtained are presented, and a comparison between numerical results obtained with three-dimensional turbulent codes and our experimental results is performed. The numerical and experimental results show a good qualitative agreement

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Héas, Sébastien. "Etude expérimentale des transferts thermiques en ébullition libre et en régime transitoire". Lyon, INSA, 2001. http://www.theses.fr/2001ISAL0077.

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Le présent travail concerne l'étude expérimentale des transferts de chaleur au cours de l'ébullition libre du pentane à la saturation, qui a lieu sur la surface supérieure horizontale d'un bloc de cuivre cylindrique massif. Afin d'étudier l'ébullition en régime transitoire, un échelon de flux est imposé aux résistances chauffantes, loin de la surface de l'échange. La température et la densité de flux surfaciques sont estimées en fonction du temps à l'aide d'une méthode de calcul inverse. On note des différences notables entre les courbes d'ébullition en régime permanent et cellles correspondant aux régimes transitoires. La surchauffe de déclenchement de l'ébullition en régime transitoire est supérieure à celle obtenue en régime permanent. Compte-tenu de ces surchauffes élevées, une quantité importante d'énergie est stockée dans l'échantillon pendant le régime de convection naturelle de telle sorte que le flux atteint après le déclenchement de l'ébullition peut devenir supérieur au flux critique. Une courbe d'ébullition en régime transitoire dépend fortement des conditions initiales de l'échantillon. C'est pourquoi, une procédure préliminaire à chaque essai a été mise au point afin que les sites de nucléation de la surface d'échange soient toujours activés dans les mêmes conditions. Nous avons mis en évidence plusieurs paramètres influençant le retard au déclenchement de l'ébullition : le temps d'attente entre la procédure préliminaire et l'échelon de flux imposé, le sous-refroidissement initial de la paroi et la vitesse de chauffage. Il est montré qu'avec une faible vitesse de chauffage, il est possible d'obtenir une courbe d'ébullition identique à celle du régime permanent en 30 min au lieu de 8h en régime permanent
Experiments of transient pool boiling from the upper part of a cylindrical copper sample having a large thermal inertia have been carried out with pentane in saturated conditions. A step heat input is supplied to the cartridge heaters away from the boiling surface. Heat flux and wall superheat are obtained by an inverse heat conduction method. Transient and steady boiling curves are strongly different. Transient incipient boiling superheat is higher than steady one. So, a great amount of energy is stored in the copper sample during the natural convection regime and critical heat flux can be overshot after boiling incipience. A transient boiling curve depends strongly on the initial wall superheat. So, a preliminary procedure has been developed to activate nucleation sites of the surface always in the same conditions to control initial wall superheat. Several parameters that influence the incipience of boiling have been investigated : a waiting period between the preliminary procedure and the heat input, initial subcooling of the surface and heat input level. It has been shown that a boiling curve can be obtained in 30 mn rather than 8 h in steady-state regime

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Didorally, Sheddia. "Prévision des flux de chaleur turbulents et pariétaux par des simulations instationnaires pour des écoulements turbulents chauffés". Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0015/document.

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Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’amélioration des prévisions aérothermiques qui suscite l’intérêt croissant des industriels aéronautiques. Elle consiste à évaluer l’apport des méthodes URANS avancées de type SAS dans la prévision des flux de chaleur turbulents et pariétaux pour des écoulements turbulents chauffés. Elle vise aussi à situer ces approches par rapports aux modèles URANS classiques de type DRSM et hybrides RANS/LES comme la ZDES. Une extension de l’approche SAS à un modèle DRSM a d’abord été proposé afin d’obtenir une meilleure restitution des tensions de Reynolds résolues et modélisées. Ce modale SAS-DRSM a été implanté dans le code elsA de l’ONERA. Nous avons ensuite évalué les approches SAS disponibles avec ce code sur la prévention d’écoulements aérothermiques rencontrés sur avion dans un compartiment de moteur. Ces études ont montré que les approches SAS améliorent la représentation des écoulements par rapport aux modèles URANS classiques. Elles aboutissent à des écoulements fortement tridimensionnels avec de nombreuses structures turbulentes. Ces structures induisent un mélange turbulent accru et donc une meilleure prévision du flux de chaleur pariétal. De plus, nos travaux ont situé les approches de type SAS comme des méthodes plus précises que les méthodes URANS classiques sans augmentation importante du coût de calcul. Les modèles SAS ne résolvent pas les plus petites structures caractéristiques du mouvement turbulent par rapport à la ZDES qui montre des prévisions supérieures. Le modèle SAS-RDSM offre néanmoins la meilleur alternative de type SAS. Enfin, l’étude du flux de chaleur turbulent semble retrouver le fait que l’hypothèse classique de nombre de Prandtl turbulent constat n’est pas valable dans toutes les zones de l’écoulement
The improvement of aerothermal predictions is a major concern for aeronautic manufacturers. In line with this issue, SAS approaches are assessed on the prediction of wall and turbulent heat fluxes for heated-turbulent flows. This study also aims at evaluating these advanced URANS methods in regard to DRSM models and hybrid RANS/LES approaches as ZDES. Firstly, we proposed to combine the SAS approach and a DRSM model in order to better reproduce both resolved and modelled Reynolds stresses. This new model, called SAS-DRSM, was implemented in ONERA Navier-Strokes code elsA. Unsteady simulations of two heated turbulent flows encountered in an aircraft engine compartment were then performed to evaluate all the SAS models available in the code. These numerical studies demonstrated that SAS approaches improve prediction of the flows compared to classical URANS models. They lead to full 3D flows with many turbulent structures. These structures favour turbulent mixing and thus induce a better prediction of the wall heat fluxes. Moreover, the numerical simulations showed that SAS methods are more accurate than classical URANS models without increasing significantly calculation costs. SAS approaches are not able to resolve the smallest turbulent structures in relation to ZDES which provides better predictions. Finally, the investigation of the turbulent heat flux suggested that the constant turbulent Prendtl number assumption, that is characteristic of classical URANS models, may not be valid in some regions of the flow

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Mathioulakis, Emmanouil. "Contribution à l'étude des transferts de masse et de chaleur en convection naturelle sur une paroi verticale". Paris 12, 1989. http://www.theses.fr/1989PA120015.

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Tlili, Radhouan. "Études des transferts dans les matériaux hétérogènes". Thesis, Paris Est, 2010. http://www.theses.fr/2010PEST1092.

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L'usage des matériaux composites dans les différents domaines technologiques (microélectronique, aéronautique, transports…) ne cesse de croître. Une telle augmentation vient du fait qu'il est possible de développer de nouveaux matériaux avec des propriétés adaptées à une application bien préc ise en combinant les propriétés physiques des différents constituants. Dans le travail de thèse, nous nous intéressons à l'étude des propriétés thermophysiques, électriques et diélectriques de composites à base de matrice polymère chargée avec des fibres naturelles et/ou de particules minérales. L'objectif final étant d'une part d'accroître notre connaissance sur le mécanisme de transfert (thermique, électrique et diélectrique) au sein des matériaux composites et d'autre part, de développer une méthode de mesure des propriétés thermophysiques des matériaux à différentes températures (-20°C etlt; T etlt; 180°C)
The use of composite materials in various fields of technology (microelectronics, aerospace, transportation ...) continues to grow. Such an increase is that it is possible to develop new materials with properties tailored to a specific application by combining the physical properties of different constituents.In the thesis, we focus on the study of thermophysical properties, electrical and dielectric of composites based on polymer matrix loaded with natural fibers and/or mineral particles.The final goal is to increase our knowledge on the mechanism of transfer (thermal, electrical and dielectric) in composite materials and secondly, to develop a method for measuring thermophysical properties of materials at different temperatures (-20°C etlt; Tetlt; 180°C)

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Bouallou, Chakib. "Modélisation bidimensionnelle des transferts couples rayonnement - convection naturelle dans les milieux semi-transparents". Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0061.

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Ce travail comporte quatre parties. Dans la première partie, nous rappelons le formalisme du transfert radiatif dans les milieux semi-transparents. Une étude comparative de plusieurs méthodes de résolution de l'équation du transfert radiatif est proposée. L'approximation différentielle bidimensionnelle Pl est alors retenue pour l'étude des cas de couplage rayonnement - convection. L'interaction de la convection naturelle et du rayonnement dans un milieu poreux bidimensionnel constitue la deuxième partie de ce travail. Le modèle radiatif est associé à un schéma de différences finies qui permet de résoudre les équations de la convection sur la base de l'hypothèse de BOUSSINESQ et de la loi de DARCY. L'interaction est caractérisée par des paramètres adimensionnels dont l'étude permet de mieux appréhender les rôles des différents modes de transfert. Dans la troisième partie, nous étudions l'interaction de la convection naturelle et du rayonnement au sein d'un fluide semi-transparent bidimensionnel. Nous présentons une étude paramétrique dans le cas d'un fluide gris à diffusion isotrope avant de traiter le cas du milieu non gris. Un couplage beaucoup plus complexe est abordé dans la quatrième partie. Il s'agit de l'interaction convection naturelle-rayonnement dans une cavité partiellement occupée par un milieu poreux semi-transparent, sans interface opaque et imperméable séparant les deux milieux. Une condition limite radiative est proposée. Les équations de la convection sont modélisées à l'aide d'une combinaison de l'équation de NA VIER-STOKES et celle de BRINKMAN. Le rôle de divers paramètres est analysé. La présence de l'interface perméable et non-opaque contribue à modifier profondément les champs thermiques et dynamiques
This work includes four parts. In the first part, we explain the formulation of relative transfer in a semitransparent media. A comparative study for several calculation methods for the radiative equation is proposed. The P1 approximation in a two-dimensional form is them retained for modelling heat transfer coupled by radiation and convection. In the second one, we analyse the interaction between thermal radiation and natural convection within a two-dimensional porous medium. The radiative model is associated with a finite difference scheme which allows to solve convective equations described by Darcy's law and Boussinesq approximation. The study of dimensionless parameters which govern this interaction provides a better understanding of roles played by each mechanism of transfer. In the third part, the interaction between natural convection and thermal radiation in two-dimensional semi-transparent fluid has been investigated. Before analysing the case of non-grey medium we expose a parametric study for a grey fluid isotropic scattering. The last part deals with a much more difficult coupled problem. We consider the interaction between natural convection and thermal radiation within a cavity partially filled with a porous medium. For the interface, which is permeable and non-opaque, a radiative boundary condition is proposed. The convective equation are treated with combined Navier-Stokes and Brinkman equations. The effect of main parameters has been studied. It is shown that the permeable and non-opaque interface induces a deep modification in both thermal and dynamic fields

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Montuir, Marc. "Contribution à l'étude des pompes à chaleur à absorption : transferts thermiques par contact direct". Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT028G.

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Adaptation du procede aux pompes a chaleur par absorption au niveau de l'absorbeur dans lequel le caloporteur (n-doderane) est en dispersion dans une phase aqueuse. Etude experimentale de la dispersion et du comportement hydrodynamique de la phase dispersee et de la phase continue. Etude qualitative de l'absorption, avec le chlorure de calcium (absorbant), la vapeur eau comme calorigene et le n-doderane comme caloporteur

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Zoghlami-Mosrati, Henda. "Étude des transferts et d'écoulements réactifs en milieux poreux : application au stockage de solides thermiquement instables". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL100N.

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Le stockage de solides thermiquement instables présente des risques potentiels d'emballement thermique. Le dirnensionnement et le choix des conditions de stockage sont souvent déterminés à partir de critères issus des théories classiques de Semenov et de Frank-Kamenetskii. Ceux-ci reposent sur des hypothèses dont certaines sont difficiles à vérifier en pratique. La fiabilité des prédictions du comportement de ces stockages est tributaire du niveau de description des processus impliqués, à travers leur compétitivité et leurs interactions mutuelles. D'un point de vue sûreté, cette description doit permettre une évaluation précise et réaliste des risques d'une part et d'autre part, l'optimisation de la marge de sécurité à adopter. Les modèles simplifiés conduisent à des marges parfois très majorantes. En revanche, elles peuvent être minorantes faute de connaissances suffisantes du système. Dans ce travail, l'étude de ces stockages a été entreprise suivant une succession de modèles faisant intervenir une quantité croissante de phénomènes physiques de plus en plus détaillés. Les résultats issus des différents modèles ont été analysés et comparés sur la base des paramètres critiques et les temps d'induction des emballements thermiques. Le cas considéré est celui du stockage de matériaux pulvérulents ou de grains empilés en lit fixe poreux. Le problème est formulé par l'écriture, en 2D, des équations locales de continuité et de conservation de chaleur, de quantité de mouvement et d'espèces. Ces équations ont été résolues par la méthode des volumes finis. Le comportement des stockages a été étudié selon plusieurs aspects : rôle de la convection naturelle avec les effets non Darciens (termes de Forchheimer et de Brinkman, porosité variable), de la dispersion thermique, de l'aération mixte et forcée, de la consommation du réactif clé et des mécanismes d'échange thermiques à la paroi.

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Diop, Adama. "Détermination expérimentale et numérique de la propagation du front de fusion d'un mélange binaire : géométrie cylindrique avec transferts pariétaux". Paris 12, 1998. http://www.theses.fr/1998PA12A028.

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L'objectif de ce travail est de determiner experimentalement et numeriquement la propagation du front de fusion d'un materiau binaire contenu dans un cylindre. On distingue deux classes de materiaux (les materiaux purs qui sont generalement caracterises par une interface de fusion franche et les materiaux issus d'un melange binaire qui presentent une interface etalee entre la phase solide pure et la phase liquide pure et qui ont une forte chaleur latente de fusion. Ils presentent des surfusions). Nous avons utilise comme materiau une solution aqueuse de chlorure de potasium h#2o-kcl a 21 % de concentration et a t#f =9,0 c. La resolution d'un probleme de changement de phase de materiaux binaires exige de procedes specifiques tenant compte, des proprietes physico-chimiques lors du changement d'etat, de l'etalement du front sur une certaine epaisseur, et de la discontinuite energetique dans la zone de changement de phase. L'etude est organise de la maniere suivante : une presentation et une analyse des travaux existants (les methodes de resolution numeriques, les configurations experimentales et les differentes methodes de determination de la position du front). Le dispositif experimental realise et instrumente a permis d'effectuer differentes campagnes de mesures. Un modele enthalpique unidirectionnel negligeant la convection dans la phase liquide est ensuite propose permettant la localisation du front de fusion. Pour prendre en compte les phenomenes de conduction et de convection dans la phase liquide une extention en bidimensionnel est proposee. Une analyse est faite en fonction des grandeurs adimensionnelles.

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Momayez, Ladan. "Intensification des transferts pariétaux par l'instabilité de Görtler : influence de la longueur d'onde et de l'amplitude des pertubations amont". Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2084.

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Le transfert de chaleur en convection forcée est étudié expérimentalement dans une couche limite se développant sur une paroi concave en présence de tourbillon de Görtler. Le chauffage pariétal est de type densité de flux constant à la paroi. L'analyse de l'effet de la longueur d'onde et de l'amplitude de perturbations en amont montre que plus cette longueur d'onde est petite, plus la transition à la turbulence est rapide. De même une amplitude plus grande des perturbations causent également une transition plus rapide de couche limite. Nous avons montre que sous l'effet de tourbillons de Görtler le transfert de chaleur pariétal peut être augmenté d'environ 250% par rapport au cas d'une couche limite laminaire sur plaque plate. En plus des mesures de transferts en paroi, mesures de la composante longitudinale de la vitesse ont été effectuées dans plusieurs sections transversales par l'anémomètrie à fil chaud. L'effet de la variation de la longueur d'onde et de l'amplitude des perturbations amont sur l'intensification des transferts convectifs et l'apparition de différents régimes d'écoulement de Görtler ont également été étudie à l'aide de ces mesures
Forced convective heat transfer is experimentally studied in a boundary layer over a concave wall in the presence of Görtler vortices. The concave wall is kept constant heat flux condition. Examination of the effects of the wave number and amplitude of the upstream perturbations indicate that the smaller the wavelength the faster is transition to turbulence. In the same way larger perturbation amplitudes cause a faster transition of the boundary layer to turbulence. Görtler vortices intensify wall heat transfer only their non-linear stage which proceed transition to turbulence. We have proved that this intensification is around 250% over the heat transfer in a flat boundary layer. This augmentation is due to the modification of the velocity field caused by the Görtler vortices in their non-linear stage. Longitudinal velocity field in the concave boundary layer, at several streamwise station, was also measured by wire anemometry. These results corroborate the conclusions made on the effects of perturbations wavelength and amplitude on the heat transfer enhancement by Görtler vortices

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Lyra, Roberto da Fonseca. "Dynamique et transferts dans et au-dessus des couverts forestiers". Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30121.

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Le travail de these porte sur l'etude de la dynamique dans deux couverts forestiers tres differents. Le premier correspond a une structure simple de foret de latitude moyenne (foret des pinus pinaster des landes). Le deuxieme est de structure extremement complexe et correspond a une foret dense humide equatoriale dans la region du nord congo. Dans les deux etudes la dynamique est associee a des programmes de chimie de l'atmosphere etudiant les emissions des grandes biomasses ayant une action climatique. Dans les deux cas traites, le travail conduit a un schema dynamique des transferts entre couvert et atmosphere libre. Il conduit a des notions quantifiees en terme d'echange dans le cas de la foret des landes. Dans le cas de la foret du nord congo, le cycle diurne de la turbulence au sein du couvert est apprehende en detail. Dans la couche limite le role des circulations secondaires est nettement mis en evidence

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Giret, Antoine Dorignac Eva Fenot Matthieu. "Transferts thermiques convectifs dans le cadre de machines tournantes". Poitiers : I-Médias, 2009. http://08.edel.univ-poitiers.fr/theses/index.php?id=2248.

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Murachman, Bardi. "Hydrodynamique et transferts thermiques dans les lits fluidisés par les gaz". Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT035G.

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La fluidisation de particules solides par un gaz fait l'objet de nombreuses etudes depuis une quarantaine d'annees. Toutefois l'influence de la temperature sur les proprietes aussi simples que la vitesse minimale de fluidisation, le degre de vide au minimum de fluidisation ou le coefficient de transfert de chaleur autour de particules solides, n'est pas encore bien etabli. L'objectif de cette these est d'analyser cette influence en s'appuyant sur une etude experimentale relative a des particules appartenant a la categorie b de la classification de geldart. Le travail comprend deux parties. Dans une premiere partie ayant trait aux aspects hydrodynamiques et apres un rappel bibliographique, on donne les resultats de mesures de vitesse et de porosite realisees au minimum de fluidisation entre 10 et 900c, et on propose une correlation permettant de calculer le nombre de reynolds en fonction du nombre d'archimede. Ces resultats sont compares aux predictions des correlations de la litterature. Dans la deuxieme partie concernant les aspects thermiques, on donne apres une analyse bibliographique, les valeurs des coefficients d'echange convectif mesures en regime permanent jusqu'a 300c qui sont compares aux predictions des correlations de la litterature. Par ailleurs les resultats des experiences relatives aux coefficients d'echanges globaux et realisees avec des sondes spheriques en fonction de differents parametres sont presentes

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Cherif, Yassine. "Contribution à l’étude expérimentale et modélisation des transferts de chaleur par convection dans une lame d’air différentiellement chauffée". Artois, 2007. http://www.theses.fr/2007ARTO0203.

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Ce travail s’inscrit dans le contexte expérimental et numérique de l’étude des échanges superficiels couplés à la surface d’une paroi plane. Nous nous intéressons ici plus particulièrement au cas où la surface plane est une des faces d’une lame d’air ventilée et différentiellement chauffée, l’objectif étant de mesurer et séparer les influences respectives des transferts convectifs et radiatifs. La solution expérimentale proposée pour traiter ce problème repose sur l’utilisation d’une instrumentation fluxmétrique élaborée dans notre laboratoire, il y a plusieurs années. Notre objectif est d’étendre le domaine d’application de ces capteurs. Après avoir rapidement présenté différentes méthodes expérimentales existantes avec leurs avantages et inconvénients, l’instrumentation utilisée dans notre travail est décrite en détails ainsi que le contexte expérimental qui est le support de nos études. Il s’agit ici du cas d’un écoulement d’air, pleinement développé, dans un canal horizontal de section rectangulaire. Les travaux portent sur les échanges à la surface d’une plaque plane horizontale et isotherme. Différentes situations sont étudiées afin de mettre en évidence la possibilité de séparer les composantes radiatives et convectives du flux et de montrer comment des mesures locales permettent d’obtenir une cartographie des échanges, ceci même en présence d’obstacles perturbateurs de l’écoulement. Un outil de simulation numérique (FLUENT) est utilisé pour mettre en place une double démarche d’expérimentation et de modélisation. Ces deux approches, en parallèle, permettent de conforter les résultats expérimentaux dans les cas où la modélisation est relativement « simple » à mettre en oeuvre. Il est également possible d’obtenir expérimentalement des renseignements très utiles à l’élaboration de simulations numériques dans des cas plus complexes. Dans les différentes configurations présentées, les résultats expérimentaux sont le plus souvent en excellent accord avec ceux des simulations numériques ou ceux qui sont disponibles dans la littérature. La dernière partie du mémoire est une présentation d’études menées dans le cadre d’un Benchmark inter-laboratoires sur le problème de la convection naturelle dans un canal vertical différentiellement chauffé. Les outils et hypothèses de simulations numériques ainsi que leurs résultats sont présentés et commentés. Les premières expérimentations sont décrites et semblent dans le contexte particulier de la convection naturelle fournir des données intéressantes pour de futures explorations
This work take place in the experimental and numerical studies of the coupled superficial heat transfers on a plane wall. We are interested here, more particularly, in the case of a plane surface which is one of the faces of a ventilated and differentially heated air layer. The objective is to measure and separate the respective influences of the convective and radiative heat transfers. The experimental solution suggested to solve this problem consists in the use of fluxmetric instrumentation elaborated several years ago in our laboratory. After having quickly presented various existing experimental methods with their advantages and disadvantages, the instrumentation used in our work is described in details as well as the experimental context which is the support of our studies. It concerns here the case of a fully developed air flow in a horizontal channel with a rectangular section. The work concerns the exchanges on the surface of a horizontal and isothermal plate. Various situations are studied in order to demonstrate the possibility of measuring separately, the radiative and the convective components of heat flow and to show how local measurements make possible to obtain a thermal exchanges “cartography” even if there are disturbing obstacles in the fluid flow. A tool for numerical simulation (FLUENT) is used to set up a double step of experimentation and modelling. These two scientific approaches, in parallel, make possible to confirm the experimental results whenever modelling is relatively “simple” to implement. It is also possible to obtain experimental data very useful for the development of numerical simulations in most complicated cases. In this work, in the various presented configurations, the experimental results are generally in excellent agreement with the numerical simulations or results which are available in the bibliography. The last part of this work consists in a presentation of studies realized within a Benchmark work of an inter-laboratory framework on the problem of the free convection in a vertical channel differentially heated. The tools and the hypothesis for numerical simulations and their results are presented and commented. The first Abstract experiments are described and seem to provide interesting data for future explorations in the particular context of the free convection

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Volz, Sebastian. "Transferts de chaleur aux temps ultra-courts par la technique de la dynamique moléculaire". Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2336.

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Apres avoir produit une serie de solutions de l'equation hyperbolique de la chaleur apportant une description macroscopique des transferts thermiques aux microechelles de temps, ces memes transferts sont etudies en les simulant au niveau microscopique sur un reseau d'argon, par la technique de la dynamique moleculaire. Les experiences numeriques ont permis de montrer, en accord avec la theorie statistique classique et les resultats de la mecanique quantique, que le modele de propose par cattaneo-vernotte pour remplacer la loi de fourier physiquement irrecevable aux faibles echelles de temps, caracterise qualitativement et quantitativement la propagation de la chaleur sur ces memes echelles a condition que le temps de relaxation introduit dans le nouveau modele soit pris egal au temps de relaxation moyen des phonons. Par contre, la confrontation entre les solutions de l'equation hyperbolique et les resultats fournis par la dynamique moleculaire manifeste un desaccord qui peut s'expliquer par l'inadequation entre les dimensions caracteristiques des phenomenes microthermiques et le champ de description des outils differentiels utilises pour etablir l'equation hyperbolique de la chaleur

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Ben-Abdallah, Philippe. "Transferts de chaleur par rayonnement dans les matériaux composites micro et nanostructurés". Habilitation à diriger des recherches, Université de Nantes, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00289689.

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Mon mémoire d'HDR présente une synthèse de l'essentiel de mes activités de recherche effectuées depuis 1999. Toutefois un certain nombre de mes travaux sur la manipulation optique de nanoobjets, sur la métrologie optique et sur les transferts radiatifs instationnaires ne seront pas discutés dans ce mémoire. Les recherches qui y sont décrites concernent principalement les transferts radiatifs stationnaires dans les milieux semi-transparents denses et hétérogènes et les transferts de chaleur en champ proche dans les matériaux nanocomposites. C'est pourquoi, j'ai choisi de regrouper ces travaux sous le vocable ‘transferts de chaleur par rayonnement dans les matériaux composites micro et nanostructurés'.
Les développements réalisés ces dernières années dans le domaine des nanotechnologies autorisent désormais la structuration de la matière à une échelle sub-longueur d'onde jusque dans le domaine visible ce qui permet de sculpter à macro échelle les propriétés radiatives des matériaux composites et de contrôler les échanges radiatifs en champ proche dans ces milieux..
La première partie de mon HDR portera sur les transferts radiatifs dans les matériaux nanocomposites à gradient de permittivité diélectrique dans l'approximation de l'optique géométrique. Des avancées spectaculaires ont récemment été faites sur ce sujet grâce aux progrès technologiques réalisés dans le domaine de la nanofabrication. Il est désormais possible de concevoir des matériaux composites complexes pour générer artificiellement une variation spatiale de la permittivité diélectrique et de la perméabilité magnétique . Nous montrerons que cette structuration permet de modeler les trajets optiques et de contrôler le flot d'énergie radiative dans ces milieux. Nous verrons qu'il existe une analogie forte entre la théorie de la relativité générale et l'électrodynamique classique dans un nanocomposite à gradient de permittivité diélectrique (i.e. la lumière expérimente la matière comme un champ gravitationnel effectif). Nous montrerons comment le transfert radiatif peut-être modélisé dans ces milieux, quels sont les effets induits par la courbure de l'espace temps sur le champ de luminance, sur l'absorption, le processus diffusion et le champ de température. Nous verrons en particulier que la courbure de l'espace temps permet dans certaines conditions d'amplifier la luminance monochromatique directionnelle dans un milieu absorbant. Enfin, nous montrerons que ces matériaux permettent de concevoir des sources thermiques cohérentes en champ lointain.

Dans une seconde partie nous nous intéresserons aux propriétés de cohérence du champ rayonné par des matériaux stratifiés micro et nanostructurés et à la mise au point de sources thermiques cohérentes à partir de ces matériaux. Nous commencerons par décrire le comportement émissif en champ lointain des films fins et montrerons que ces milieux peuvent se comporter comme des antennes thermiques. Nous verrons ensuite comment les structures composites planes peuvent servir à mettre au point des sources thermiques à haut de degré de cohérence spectrale simultanément pour les deux états de polarisation du champ électromagnétique. Enfin, nous montrerons qu'il est possible, pour concevoir une source thermique cohérente, d'abandonner la démarche heuristique usuelle basée sur une approche de type essai-erreur au profit d'une démarche ab-initio plus rationnelle.

Dans la troisième et dernière partie de ce mémoire nous présenterons nos travaux sur les transferts de chaleurs en champ proche dans les matériaux composites. Une fois de plus, on commencera par décrire le comportement des films minces. Nous verrons que lorsqu'un film supporte des ondes de surface, l'hybridation de ces modes de part et d'autre du film lui confère un comportement radicalement différent de celui des matériaux massifs. On étudiera ensuite les transferts de chaleur par interactions d'ondes de surface dans des réseaux de nanoparticules immergés dans des matrices diélectrique solides. Nous montrerons que lorsque les nanoparticules sont séparées par des distances plus grandes que leur diamètre, chaque particule peut-être considérée comme un simple dipôle en interaction avec ces voisins. Dans ce cas, nous verrons que le transfert de chaleur par interaction des polaritons de surface à travers le réseau est négligeable. En revanche, nous montrerons qu'à courtes distances de séparation (typiquement pour des distances inférieures au diamètre des particules) les interactions multipolaires peuvent devenir très importantes et augmenter significativement le transfert de chaleur. Enfin, nous étudierons le transport de chaleur dans les réseaux monodimensionnels en régime balistique et en régime diffusif .

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Coquard, Typhaine. "Transferts couplés de masse et de chaleur dans un élément d'évaporateur capillaire". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7519/1/coquard.pdf.

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Dans ce travail, on s'intéresse à une situation de vaporisation en milieu poreux en relation avec l'analyse des transferts couplés de chaleur et de masse dans les mèches poreuses des évaporateurs des boucles diphasiques à pompage capillaire. Cette situation est caractérisée par la formation d'une poche de vapeur au sein de la mèche et par l'existence d'un front de vaporisation interne formé par des ménisques stables. Dans un premier temps le problème de déplacement de ce front est analysé comme un problème de percolation en gradient dans lequel l'évolution du front résulte de la compétition entre une force stabilisante (viscosité) et une force déstabilisante (capillarité). On met en évidence qu'il est préférable d'éviter la situation où la croissance de la poche est dominée par la capillarité. Dans un second temps, un modèle numérique mixte combinant les équations de transport macroscopiques et la gestion des effets capillaires selon une approche réseau de pores est établi. Le bien-fondé de cette modélisation est validé à l'aide d'une expérience permettant la visualisation de la poche vapeur. L'exploitation du modèle permet d'étudier les performances de l'évaporateur en fonction de nombreux paramètres. En particulier, nous montrons qu'il est intéressant d'installer un verrou capillaire (couche de pores plus petits bloquant l'extension en profondeur de la poche vapeur) et un verrou thermique (couche isolante limitant fortement le flux parasite) pour optimiser les performances.

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Rozprawy doktorskie na temat „Transferts de chaleur pariétaux”

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