Etude expérimentale des échanges convectifs sur un disque en rotation placé face à un disque fixe

Experimental study of convective exchanges on a rotating disc facing a fixed disc

• Auteur / Autrice : Rachid Boutarfa
• Direction : Souad Harmand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermographie

Chaleur -- Convection

Transfert de chaleur

Mouvement rotatoire

Machines tournantes

Mots clés libres

Structure d'écoulement

Rotor-stator

Machines tournantes

Transfert de chaleur

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l'étude expérimentale des échanges convectifs sur un disque en rotation (rotor) placé face à un disque fixe (stator). La méthode expérimentale employée est basée sur l'utilisation de la thermographie infrarouge pour accéder à la mesure des températures de surface du rotor et sur la résolution numérique de l'équation de l'énergie en régime stationnaire, pour évaluer les coefficients d'échange convectifs locaux. L'étude de la structure de l'écoulement entre le rotor et le stator est obtenue à l'aide de la PIV (Vélocimétrie par Images de particules). Les essais sont réalisés pour une gamme de nombres de Reynolds rotationnels (Re) compris entre 6,7. 104 et 1,6. 106, et pour différents espacements adimensionnés entre le rotor et le stator (0,01 £ G £ 0,16), ainsi que pour le disque seul en rotation. L'analyse des résultats expérimentaux a permis de mettre en évidence les domaines d'influence des paramètres Re et G sur les échanges convectifs dans l'entrefer entre le rotor et le stator. Cette analyse a également permis de mettre en corrélation la structure de l'écoulement entre les disques et les échanges convectifs sur le rotor.

This work of thesis deals with the experimental study of the convective heat transfer on a rotating disc (rotor) facing a fixed disc (stator). The experimental technique used is based on the infrared thermography to measure the surface temperature of the rotor and the numerical solution of the steady state heat equation, to determine the heat transfer coefficients. The study of the flow pattern between the rotor and the stator is obtained by Particle Image Velocimetry. The tests are carried out for rotational Reynolds numbers (Re) ranging from 6,7. 104 and 1,6. 106 and for dimensionless clearances between the rotor and the stator ranging from 0,01 and 0,16, and also for the free disc. The analysis of the experimental results allowed to determine the influence of Re and G on the convective exchanges in the clearance between the rotor and the stator. This analysis also allowed to correlate the flow pattern between the discs and the convective exchange on the rotor.