Ce travail porte sur la modelisation et la simulation numerique du controle de l'ecoulement et du transfert de chaleur autour d'un cylindre a base carree. Deux techniques de controle ont ete envisagees: la premiere consiste a utiliser une couche poreuse placee sur l'obstacle dont le but d'etudier l'effet de la permeabilite et de l'epaisseur de la couche poreuse sur les coefficients globaux de l'ecoulement. Les resultats se rapportant a cette partie ont montre que l'emplacement de la couche poreuse juste derriere l'obstacle permet de mieux regulariser l'ecoulement autour de l'obstacle et de le mettre dans une position plus stable. La deuxieme technique consiste a ajouter des nanoparticules de cuivre dans le fluide de base (eau) afin d'etudier son effet sur la structure globale d'ecoulement et sur le transfert de chaleur. Une correlation permettant de relier le nombre de Reynolds critique, definissant la transition entre ecoulements stationnaire et periodique, avec la fraction volumique est obtenue. On montre dans cette partie comment se modifie l'ecoulement selon la valeur de la concentration et des correlations permettant d'evaluer le flux de chaleur transfere sont obtenues."

L'amelioration des transferts thermiques par voies passives constitue un enjeu economique majeur. En effet, l'absence d'objets mobiles permet un entretient moins couteux et ne necessite aucun apport d'energie supplementaire. Cet ouvrage tente a tester une methode passive basee sur les dispositions relatives des objets chauffants afin d'ameliorer la regeneration d'air et permettre ainsi une amelioration de l'efficacite de refroidissement. L'etude se devise en deux parties. La premiere est traitee numeriquement et s'interesse au transfert de chaleur par convection forcee dans un canal en presence d'obstacles chauffants, simulant des composants electroniques avec differentes dispositions. Quant a la seconde, elle est experimentale, et traite le transfert de chaleur par convection naturelle autour d'obstacles attaches a une paroi avec differents angles d'inclinaison."

Le développement du transfert de chaleur ainsi que celui de l'écoulement bidimensionnel incompressible d'un fluide visqueux, autour d'un cylindre mis brusquement en mouvement rectilinéaire sont étudiés numériquement pour une large gamme de nombre de reynolds (re = 1 a 9500). Nous avons entamé cette étude dans le but de voir si une déformation radiale contrôlée du diamètre du cylindre pouvait nous permettre de contrôler le sillage, puis de mettre en place un outil qui pourra, par la suite, simuler la dynamique des bulles. Pour la résolution numérique on utilise, pour l'équation de transport de la vorticite et pour l'équation de l'énergie, une méthode de différences finies d'ordre deux dans les deux directions du domaine de calcul. L’équation de poisson pour les lignes de courants est résolue par une méthode s.o.r. L'avancée dans le temps se fera à l'aide de la méthode adams-bashforth pour des nombres de reynolds inférieurs ou égaux à 3000. Pour des nombres de reynolds supérieurs a 3000, nous utiliserons la méthode de runge-kutta d'ordre quatre. Nous avons d'abord reconfirmé tous les résultats précédemment trouvés par des simulations expérimentales et numériques dans le cas d'un cylindre indéformable. Puis nous nous sommes intéressés à l'influence de la déformabilité du cylindre sur la structure de l'écoulement, sur l'échange thermique et sur la trainée. Une augmentation du diamètre crée une force de propulsion qui diminue l'effet de la force de trainée, tandis qu'une diminution du diamètre aspire les tourbillons primaire et secondaire vers le cylindre réduisant ainsi le sillage et donc la trainée. Nous montrons également qu'un accroissement du diamètre rend l'échange de chaleur entre le fluide et la paroi plus homogène à l'arrière du cylindre.

L’étude menée concerne l'influence d'un obstacle bidimensionnel sur le transfert thermique convectif en convection naturelle sur une plaque plane verticale. Une étude bibliographique présente tout d'abord les phénomènes physiques sur une plaque plane verticale. On présente également des travaux antérieurs concernant l'influence d'un obstacle sur le transfert convectif. La partie expérimentale de ce travail a tout d'abord été axée sur la validation du banc d'essais en configuration plaque plane verticale ainsi que de la démarche expérimentale. Pour calculer la distribution du coefficient d'échange local à partir de la mesure de la distribution de la température de surface, nous avons développé une méthode d'identification permettant de résoudre certains problèmes liés à l'utilisation de la thermographie infrarouge. Cette étude numérique a été validée sur des cas test ainsi que sur des cas expérimentaux. Finalement, nous présentons des distributions locales du coefficient d'échange convectif dans le cas d'une plaque plane verticale en présence d'un obstacle. Nous présentons également l'influence de certains paramètres sur ces distributions locales. En outre, des visualisations d'écoulements ont permis de faire un parallèle entre les distributions du coefficient d'échange et la dynamique autour de l'obstacle. De cette étude locale, nous en avons déduit l'influence de l'obstacle sur les performances convectives globales. Dans toutes les configurations que nous avons testées, nous avons obtenu des diminutions de l'ordre de 20% de l'échange convectif comparativement au cas de la plaque plane.

L'AUTEUR ETUDIE LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS UN ECOULEMENT LAMINAIRE, PERMANENT ET BIDIMENSIONNEL. LE CARACTERE PERIODIQUE DE L'ECOULEMENT PERMET, POUR SON ETUDE DANS SA ZONE CENTRALE, DE RESTREINDRE LE DOMAINE ETUDIE A UN MODULE DE LONGUEUR EGALE A UNE LONGUEUR D'ONDE DES PAROIS, SITUE LOIN DES EXTREMITES DU CANAL. CETTE PARTICULARITE IMPOSE DES CONDITIONS PERIODIQUES POUR LA VITESSE ET LA TEMPERATURE A L'ENTREE ET A LA SORTIE DU MODULE. LA CONFIGURATION GEOMETRIQUE DES PAROIS REND NECESSAIRE L'UTILISATION D'UNE TRANSFORMATION DE COORDONNEES POUR RAMENER LE DOMAINE PHYSIQUE A UN DOMAINE DE CALCUL RECTANGULAIRE FACILITANT AINSI LA FORMULATION DES CONDITIONS AUX LIMITES. L'ELABORATION DES EQUATIONS ALGEBRIQUES APPROXIMANT LE PROBLEME ETUDIE FAIT APPEL A L'INTEGRATION DES EQUATIONS DIFFERENTIELLES DE BASE SUIVANT LES FACES D'UN VOLUME ELEMENTAIRE DU FLUIDE. LEUR DISCRETISATION UTILISE LA LOI PUISSANCE PROPOSEE PAR S. V. PATANKAR ET DES DIFFERENCES FINIES CENTREES. LE PROGRAMME INFORMATIQUE ELABORE PAR L'AUTEUR CALCULE LES DISTRIBUTIONS DE LA VITESSE ET DE LA COMPOSANTE PERIODIQUE DE LA TEMPERATURE, LE COEFFICIENT DE TRANSFERT THERMIQUE ET LE NOMBRE DE NUSSELT LOCAUX DES PAROIS ET, LE NOMBRE DE NUSSELT MOYEN DE LA REGION CENTRALE DU CANAL. LES CALCULS SONT REALISES POUR L'EAU ET L'AIR, POUR DIFFERENTES VALEURS DES PARAMETRES GEOMETRIQUES DU CANAL ET DU NOMBRE DE REYNOLDS DE L'ECOULEMENT

Notre but est d'apporter quelques idées nouvelles sur le processus de transfert de chaleur entre fluide en mouvement périodique et un cylindre placé perpendiculairement à la direction de l'écoulement. Nous avons choisi des obstacles cylindriques circulaires, de préférence à tout autre, dans le souci de contribuer directement à la résolution des problèmes actuels qui se posent lors de la conception des échangeurs thermiques tubulaires et d'interpréter partiellement les résultats expérimentaux à l'aide d'une étude théorique sur le comportement de la couche limite laminaire en régime non permanent.

ON UTILISE LA METHODE DE DECOMPOSITION SPATIALE (METHODE DE SCHWARTZ ALTERNEE). ON RESOUT LES EQUATIONS DE NAVIER-STOKES ET D'ENERGIE TRANSFORMEES EN COORDONNEES CENTRILIQUES GENERALES PAR UNE METHODE DE DIFFERENCES FINIES INDEPENDEMMENT DANS CHAQUE SOUS DOMAINE. LA METHODE EST TESTEE POUR L'ECOULEMENT AUTOUR D'UN CYLINDRE. PRESENTATION DES RESULTATS POUR DIFFERENTS NOMBRES DE REYNOLDS