Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

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Hervé Pabiou, CETHIL

Étude expérimentale d’un écoulement de convection naturelle en canal vertical

Vendredi 29 septembre, 11h, ECL Bât W1 salle 104

Étude expérimentale d'un écoulement de convection naturelle en canal vertical

Cette étude expérimentale traite de la convection naturelle dans un canal vertical chauffé symétriquement ou asymétriquement avec un flux de chaleur uniforme, l’application visée étant la modélisation des transferts thermiques dans les doubles-façades photovoltaïques.
Pour un chauffage symétrique, à nombre de Rayleigh fixé, l’analyse des grandeurs moyennes montre une transition d’un flux de chaleur laminaire dans la partie basse du canal à un flux turbulent en partie haute. On montre que cette transition est déclenchée par la jonction des deux couches de cisaillement qui se développent dans chaque moitié du canal. Une analyse en ordre de grandeur est présentée. Chaque moitié de canal est divisée en 7 zones dans lesquelles le comportement résulte de l’équilibre entre plusieurs phénomènes. Cette étude conduit à une expression pour le profil de température de paroi avant et après la transition. Une expression de la pression au centre du canal montre que la plus grande variation est provoquée par l’échauffement du fluide en partie haute.
Ce travail se poursuit par l’étude de la configuration chauffée asymétriquement. L’écoulement observé est fortement instationnaire et un des point-clé de l’étude est de le considérer comme une succession d’états qui se trouvent être pilotés par l’écoulement en dehors du canal. Un opérateur de moyenne conditionnelle permet de distinguer ces différents états dont la plupart sont caractérisés par une transition d’un flux de chaleur laminaire dans la partie basse du canal à un flux turbulent en partie haute. Le point de transition se rapproche de la sortie lorsque la température moyenne sur la surface de la paroi augmente. Pour terminer, l’étude sera étendue à l’analyse pour différentes largeurs de canal .

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Expérience de convection naturelle en canal vertical. Au premier plan, système de déplacement pour les mesures de vitesse et de température dans le canal.

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