Transferts Thermiques Convectif

Amélioration des échangeurs thermiques à l'aide de simulations numériques

Les travaux menés dans cet axe de recherche portent sur l´accroissement de l´efficacité énergétique des systèmes énergétiques en relation directe avec l´utilisation rationnelle de l´énergie. Les composants que nous étudions sont plus particulièrement les échangeurs de chaleur, éléments essentiels largement présents dans de nombreux procédés et correspondant à des domaines d´applications industrielles multisectoriels. A cet objectif d´efficacité énergétique, s´ajoute également un objectif important de gain de matières premières nécessaires à la fabrication de ces composants dans un contexte croissant de tension sur les ressources. A cet égard, l´analyse physique et la maîtrise des mécanismes de transfert convectif constituent les enjeux capitaux de cette problématique.

Les recherches menées portent sur l´intensification des échanges par méthodes passives.

Il s´agit d´accroître l´efficacité des transferts thermiques convectifs par des méthodes ne nécessitant pas d´adjonction de système ou d´énergie additionnelle (passives). Les principes mis en jeu sont le contrôle et la manipulation de l´écoulement principal et/ou la création de structures secondaires dans l´écoulement principal. Ces structures sont générées au niveau des surfaces d´échange par des éléments disposés sur la surface ou proche de celles-ci ou bien engendrées par des déformations macroscopiques des canaux de circulation des fluides. La dynamique des structures tourbillonnaires et leur impact sur le transfert thermique sont au coeur des recherches menées. En effet, la compréhension et la prédiction de la génération et de l´évolution de ces tourbillons sont des étapes de base dans les études sur la manipulation et le contrôle des écoulements visant à l´intensification des échanges convectifs.

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ComplémentJonction fluide turbulente anisotherme - Étude des fluctuations thermiques pariétales à l'aval de la jonction par simulations numériques.

  • Développement d'un journal file permettant le maillage automatique, d'une géométrie en T, paramétrable (respect de la taille de première maille et des différents rapports de forme).

  • Développement de solveur conducto-convectif pour simulation numérique des grandes échelles.

  • Validation du modèle de viscosité sous-maille.

  • Environnement de travail : Linux, MPI.

  • Code de CFD : OpenFOAM

  • Programmation : C++

  • Mailleur : GMSH

  • Post traitement : Paraview

ComplémentÉtude, par voie de simulations numériques Grandes Échelles (LES), de l'intensification des échanges convectifs dans une géométrie de canal dont les parois sont munies de protrusions.

  • Etude de la sensibilité au maillage de la géométrie fournie par le client.

  • Développement de subroutines permettant le calcul fluide et thermique périodique.

  • Comparaison de résultats RANS et LES.

  • Analyse, dynamique et thermique, des mécanismes d'intensification des transferts thermique d'un échangeur spécifique en fonction de différents débits.

  • Rédaction d'un manuel technique afin de permettre au client de poursuivre l'étude.

  • Environnement de travail : Linux, MPI.

  • Code de CFD : Fluent, Code_Saturne

  • programmation : Fortran

  • Mailleur : Gambit

  • Post traitement : Paraview

ComplémentProjet Interdisciplinaire Energie (PIE 2010) : VORFLEX

  • Développement de solveur permettant un couplage fort fluide-structure avec maillage mobile.

  • Recherche des caractéristiques géométriques (épaisseur, ...), physiques (Module d'Young, ...), et autres des générateurs de vorticité permettant une oscillation suffisamment importante (sans trop) afin de créer un écoulement chaotique.

  • Objectif final : augmenter le mélange dans un réacteur HEV afin d'augmenter les transferts thermiques.

  • Environnement de travail : Linux

  • Code de CFD : Fluent, OpenFOAM

  • Programmation : C++

  • Mailleur : Gambit

  • Post traitement : Paraview