Transferts de chaleur et de masse couplés en milieux confinés engendrés par diffusion thermogravitationnelle : étude mésoscopique

Coupled heat and mass transfers in confined media engendered by thermogravitational diffusion : mesoscopic study

• Auteur / Autrice : Safae Hasnaoui
• Direction : Hassen Beji, Abdelkhalk Amahmid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l’ingénieur. Transferts de chaleur et de masse
• Date : Soutenance le 02/03/2019
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des technologies innovantes (Amiens)
• Jury : Président / Présidente : El Khadir Lakhal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hassen Beji, Abdelkhalk Amahmid, Mohamed-Najib Ouarzazi, Abdelmajid El Bouardi, Haïkel Ben Ahmed, Abdelkhalek Cheddadi, Abdelghani Raji
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed-Najib Ouarzazi, Abdelmajid El Bouardi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique des fluides

Chaleur -- Convection

Méthode de Boltzmann sur réseau

Mots clés libres

Convection thermosolutable

Mélanges binaires

Effets Soret et Dufour

Méthode de Boltzmann sur réseau

Génération interne de la chaleur

Transferts de chaleur et de masse

Phénomènes énergétiques

Thermosolutal convection

Binary mixtures

Soret and Dufour effects

Lattice Boltzmann method

Internal heat generation

Heat and mass transfer

Energetics phenomena

Résumé

Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à l'étude de la convection naturelle thermosolutale dans des configurations rectangulaires confinant des mélanges binaires. Des couplages de second ordre (effet Soret ou thermo-diffusion et effet Dufour ou diffusion-thermo), souvent négligés dans la littérature, ont été considérés en plus d'une génération volumique interne de la chaleur. Le recours à des méthodes numériques de simulation différentes des méthodes classiques faisait partie des objectifs de cette étude. Ainsi, on a adopté la méthode de lattice Boltzmann sur réseau qui est une approche mésoscopique avec une approximation à temps de relaxation simple (SRT) et multiple (MRT). L'étude a été focalisée sur l'effet des paramètres les moins étudiés dans la littérature (intensité de la génération interne de la chaleur, effet Soret et effet Dufour) pour des forces de volumes thermique et solutale de même intensité avec des effets opposés ou coopérants. Les résultats obtenus sont caractérisés par une richesse de phénomènes engendrés par les effets combinés des paramètres de contrôle et non reportées dans la littérature. Par exemple, la possibilité de purification/charge du milieu des/en espèces par effet Soret a été observée dépendamment des autres paramètres de contrôle. L'étude a permis également d'identifier des effets stabilisants et déstabilisants des paramètres de Soret et Dufour sur les gammes des intensités de la génération interne de la chaleur qui conduisent à des écoulements stationnaires et instationnaires en l'absence des effets de la thermo-diffusion et de la diffusion-thermo

The work presented in this thesis is a contribution to the study of natural thermosolutal convection in rectangular configurations confining binary mixtures. Couplings of second order (Soret effect or thermo-diffusion and Dufour effect or diffusion-thermo), often neglected in the literature, were considered in addition to an internal volumetric heat generation. The use of numerical simulation methods different from conventional methods was among the objectives of this study. Thus, we have adopted the lattice Boltzmann method which is a mesoscopic approach with a simple (SRT) and multiple (MRT) relaxation time approximations. The study was focused on the effect of the least studied parameters in the literature (intensity of internal heat generation, Soret effect and Dufour effect) in the case of thermal and solutal buoyancy forces with the same intensity and opposite or cooperating effects. The results obtained are characterized by a wealth of phenomena generated by the combined effects of the control parameters and not reported in the literature. For example, the possibility of purification/loading of the medium from/with species by Soret effect was observed depending on the other control parameters. The study has also allowed to identify the stabilizing and destabilizing effects of the Soret and Dufour parameters on the intensities ranges of the internal heat generation that lead to steady and unsteady flows in the absence of the effects of the thermo-diffusion and diffusion-thermo