LES AUTEURS ETUDIENT LA CONVECTION NATURELLE THERMIQUE LAMINAIRE PERMANENTE ET BIDIMENSIONNELLE ENTRE DEUX PLAQUES VERTICALES ENSERRANT UN MATERIAU POREUX ET TRAVERSEES PAR DES FLUX DE CHALEUR DE DENSITES CONSTANTES MAIS NON NECESSAIREMENT EGALES. ILS ADOPTENT L'EQUATION DE BRINKMAN COMPLETEE DU TERME D'INERTIE OU DE CELUI DE FORCHHEIMER, LES HYPOTHESES DE BOUSSINESQ ET LES SIMPLIFICATIONS DE LA COUCHE LIMITE. APRES ADIMENSIONNALISATION, LES EQUATIONS DE TRANSFERT SONT RESOLUES A L'AIDE D'UNE METHODE NUMERIQUE AUX DIFFERENCES FINIES. LES DISTRIBUTIONS DES VITESSES, DES TEMPERATURES ET DES PRESSIONS SONT DETERMINEES AINSI QUE DES QUANTITES ADIMENSIONNELLES CARACTERISTIQUES DE L'ECOULEMENT. LES AUTEURS ETUDIENT NOTAMMENT LES INFLUENCES DES PARAMETRES DU SYSTEME, DE LA CONDITION D'ADHERENCE ET DES TERMES D'INERTIE ET DE FORCHHEIMER ; ILS DETERMINENT DES VALEURS APPROCHEES POUR LA VITESSE DE GLISSEMENT SUR LES PAROIS ; ILS MONTRENT QUE LE PRODUIT DES NOMBRES DE DARCY ET DE GRASHOF CONSTITUE UN PARAMETRE QUI PERMET DE PASSER CONTINUMENT DE L'EQUATION DE BRINKMAN A CELLE DE DARCY ET QU'AUX FAIBLES PERMEABILITES, CES DEUX EQUATIONS PERMETTENT DE PREDIRE DES RESULTATS IDENTIQUES. DANS CE DERNIER CAS, ILS COMPLETENT L'EQUATION DU MOUVEMENT DU TERME DE FORCHHEIMER ET MONTRENT QUE, LORSQU'UN CERTAIN NOMBRE ADIMENSIONNEL EST EGAL OU INFERIEUR A L'UNITE, LES RESULTATS DIFFERENT FONDAMENTALEMENT DE CEUX OBTENUS A L'AIDE DE LA LOI DE DARCY. ENFIN, ILS PROPOSENT DES CORRELATIONS PRATIQUES POUR DIFFERENTS DOMAINES DE VARIATIONS DES PARAMETRES DONNANT LA LONGUEUR D'ENTREE, LE DEBIT DU FLUIDE, LE NOMBRE DE NUSSELT MOYEN, LA TEMPERATURE MOYENNE DE SORTIE DU FLUIDE ET LES VITESSES PARIETALES DE GLISSEMENT.

ON ETUDIE LE DEVELOPPEMENT DE L'ECOULEMENT DE CONVECTION NATURELLE LAMINAIRE PERMANENTE ENTRE DEUX PLANS VERTICAUX PARALLELES AVEC UNE ENTREE ADIABATIQUE SUIVIE DES PAROIS SOUMISES A DES DENSITES DE FLUX THERMIQUE CONSTANTES MAIS NON NECESSAIREMENT EGALES. DEUX METHODES NUMERIQUES ONT ETE UTILISEES POUR RESOUDRE LE PROBLEME PHYSIQUE: DANS LA PREMIERE, LE CANAL EST PLACE DANS UN GRAND DOMAINE RECTANGULAIRE, CE QUI PERMET LA PRISE EN COMPTE DES REGIONS ENVIRONNANTES AU CANAL DANS L'ANALYSE DES COMPORTEMENTS DYNAMIQUE ET THERMIQUE A L'INTERIEUR DE CELUI-CI; DANS LA SECONDE, L'ECOULEMENT N'EST ANALYSE QU'A L'INTERIEUR DU CANAL ET LES EQUATIONS DE TRANSFERTS SONT SIMPLIFIEES DANS LE CADRE DES APPROXIMATIONS DE LA COUCHE LIMITE. POUR LE CAS OU LA LONGUEUR ADIABATIQUE EST EGALE A ZERO, LES RESULTATS SONT COMPARES A CEUX DES ETUDES NUMERIQUES ET EXPERIMENTALES D'AUTRES AUTEURS. POUR LES AUTRES CAS, LES RESULTATS OBTENUS PAR LES DEUX METHODES SONT COMPARES

L'AUTEUR ETUDIE LES TRANSFERTS DE CHALEUR ET D'IMPULSION INSTATIONNAIRES PAR CONVECTION NATURELLE A L'INTERIEUR D'UN ELLIPSOIDE DE REVOLUTION REMPLI D'AIR ET DONT LA PAROI EST SOIT PORTEE A UNE TEMPERATURE CONSTANTE, SOIT TRAVERSEE PAR UN FLUX DE CHALEUR DE DENSITE CONSTANTE ET UNIFORME AINSI QU'A L'INTERIEUR D'UN CYLINDRE HORIZONTAL DE SECTION DROITE ELLIPTIQUE DONT LA PAROI EST ISOTHERME. IL DONNE LES PROFILS DES ISOTHERMES ET DES LIGNES DE COURANT, AINSI QUE LES VARIATIONS DES COEFFICIENTS DE TRANSFERT DE CHALEUR LOCAUX ET MOYENS INSTANTANES POUR DIFFERENTES VALEURS DU NOMBRE DE GRASHOF ET DU FACTEUR DE FORME. L'EXISTENCE DE STRUCTURES MULTICELLULAIRES POUR CERTAINES VALEURS DU NOMBRE DE GRASHOF ET DU FACTEUR DE FORME EST MISE EN EVIDENCE

L'AUTEUR ETUDIE THEORIQUEMENT LA CONVECTION NATURELLE THERMIQUE LAMINAIRE, PERMANENTE, QUI SE DEVELOPPE DANS L'AIR ENFERME DANS L'ESPACE LIBRE DELIMITE PAR LA PAROI INTERIEURE D'UN CYLINDRE HORIZONTAL ET LES PAROIS DE DEUX AUTRES CYLINDRES, DE RAYONS EGAUX A LA MOITIE DE CELUI DU PREMIER ET CONTENUS DANS CELUI-CI. LA PAROI DU CYLINDRE EXTERIEUR EST MAINTENUE A UNE TEMPERATURE CONSTANTE ET CELLE DES DEUX CYLINDRES INTERIEURS SONT TRAVERSEES PAR DES FLUX DE CHALEUR DE DENSITES CONSTANTES ET EGALES. L'AUTEUR INTRODUIT LA FONCTION DE COURANT ET LA VORTICITE ET EFFECTUE UNE TRANFORMATION CONFORME ORIGINAL DANS LE PLAN COMPLEXE POUR ECRIRE SIMPLEMENT LES CONDITIONS AUX LIMITES. IL PROPOSE UN PROGRAMME DE CALCUL NUMERIQUE ITERATIF REPOSANT SUR LA METHODE DITE UP WIND SCHEME BASEE SUR UN MODELE DU TYPE TANK & TUBE QUI PERMET D'OBTENIR LES FONCTIONS DE COURANT ET LES TEMPERATURES. L'INFLUENCE DES PRINCIPAUX PARAMETRES DU SYSTEME SUR CES GRANDEURS EST ETUDIEE ET DE NOMBREUSES COURBES SONT PRESENTEES

Ce travail concerne l'étude théorique et expérimentale de l'influence de la topographie d'une plaque horizontale sur les transferts par convection naturelle laminaire développés en son voisinage. La première partie est consacrée à la modélisation numérique de la convection naturelle qui se développe au-dessus de plaques horizontales soumises à un flux de densité uniforme et constante. Ces plaques de différentes topographies (plane, sinusoïdale et triangulaire) sont placées dans un milieu semi-infini (air, eau et huile). Les équations sont discrétisées en utilisant la technique des volumes de contrôle et le couplage entre les champs de vitesses et de pressions est assuré par l'algorithme SIMPLE. Les profilométries, sinusoïdale et triangulaire, sont ramenées, par une transformation homotopique, à une surface plane. La taille du domaine dans lequel se développe la convection naturelle est déterminée par un calcul itératif. Les résultats sont présentés sous forme de fonctions de courant, d'isothermes, de nombres de Nusselt. Des corrélations permettant de décrire le transfert de chaleur entre la plaque et le fluide, incluant le rapport amplitude sur période des protubérances, sont proposées. Ces résultats montrent que la morphologie de l'écoulement ainsi que les transferts entre la plaque et le fluide sont affectés, notamment par la forme des protubérances. La deuxième partie concerne l'analyse expérimentale par microscopie thermique à balayage et interférométrie holographique des champs de températures et de leurs évolutions spatio-temporelles. les résultats numériques et expérimentaux sont en bon accord.

CE TRAVAIL CONCERNE L'ETUDE NUMERIQUE DE LA CONVECTION NATURELLE DANS UN MILIEU POREUX SATURE, CONFINE DANS UNE CAVITE RECTANGULAIRE VERTICALE (2D), CHAUFFEE DIFFERENTIELLEMENT. NOTRE BUT EST D'INTERPRETER LES ECARTS OBSERVES ENTRE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET LES RESULTATS THEORIQUES OBTENUS PAR LES DIFFERENTS MODELES DE DARCY. DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS AVONS PRIS EN COMPTE LES TERMES D'INERTIE (FORCHHEIMER) ET/OU DE VISCOSITE (BRINKMAN) DANS L'EQUATION DE DARCY. POUR RESOUDRE LE MODELE COMPLET DARCY-BRINKMAN-FORCHHEIMER AVEC UNE SEULE EQUATION D'ENERGIE, NOUS UTILISONS UNE METHODE AUX DIFFERENCES FINIES DERIVEE DE CELLE DE SPALDING ET PATANKAR (SCHEMA HYBRIDE, ALGORITHME SIMPLE, ADI). LES SIMULATIONS MONTRENT QUE LES TERMES D'INERTIE ET LES CONTRAINTES VISQUEUSES CONTRIBUENT A DIMINUER LE TRANSFERT DE CHALEUR ET A AUGMENTER L'ECART AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX. DANS UNE SECONDE ETAPE, NOUS INTRODUISONS LA DISPERSION THERMIQUE DANS LE MODELE DE DARCY-BRINKMAN-FORCHHEIMER: NOUS CONSIDERONS QUE LA CONDUCTIVITE THERMIQUE EFFECTIVE DU MILIEU POREUX EST UNE FONCTION LINEAIRE DU MODULE DE LA VITESSE. LES SIMULATIONS MONTRENT QUE LA PRISE EN COMPTE DE LA DISPERSION THERMIQUE AUGMENTE LE TRANSFERT DE CHALEUR, CE QUI CONDUIT A UN BIEN MEILLEUR ACCORD AVEC LES DONNEES EXPERIMENTALES (INABA 1988), EN PARTICULIER LORSQUE LES CONDUCTIVITES THERMIQUES DU FLUIDE ET DE LA MATRICE SOLIDE SONT VOISINES

Les transferts de chaleur par convection naturelle, rayonnement et conduction à travers les parois métalliques simples et doubles fortement chauffées se rencontrent fréquemment dans les dispositifs de chauffage ou de récupération de chaleur domestiques et industriels, mais n'ont jamais fait l'objet de recherches spécifiques. Une étude théorique approfondie de ces couplages est présentée à partir d'une recherche bibliographique très large, en particulier sur la transition turbulente. Un dispositif expérimental permet d'appliquer un flux de chaleur uniforme élevé régulé sur une face d'une double paroi en acier noir épais de largeur réglable. Les équations elliptiques de transfert radiatif et de transport conducto-convectives turbulentes sont résolues au moyen du code fluent. Le fonctionnement de la double paroi est mis en évidence, et une nouvelle corrélation globale du flux de chaleur interne d'une double paroi rayonnante est établie, ainsi qu'un critère d'optimisation. Une méthode thermoanémométrique corrélative et spectrale est développée au moyen d'une sonde unique en quartz à double microthermocouple. Les champs moyens et fluctuants de température et de vitesse, les densités de flux convectifs et radiatifs, ainsi que la structure turbulente des couches limites thermiques sont ainsi déterminés expérimentalement, particulièrement en régime de transition. La méthode thermoanémométrique et le bilan thermique complet sont valides sur une plaque plane verticale conductrice et rayonnante. Il apparaît que le nombre de Grashof critique diminue fortement lorsque la densité du flux augmente, même si le rayonnement domine.