Contribution à l'étude des écoulements pariétaux avec effusion : application au refroidissement de parois

= Contribution to the study of the near-wall flows with injection : Application to the cooling of walls

• Auteur / Autrice : Geraldo Agosto Campolina França
• Direction : André Lallemand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique et Energétique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Convection

Turbulence

Refroidissement

Résumé

Ce travail comporte deux parties. Dans la première partie, nous présentons une extension de la méthode de Nachtsheim et Swigert pour la résolution des équations de la couche limite des écoulements laminaires externes, bidimensionnels ou axisymétriques, avec ou sans effusion, dans les cas de profils de vitesses non semblables, en présence ou non de gradient de pression. On tient compte des propriétés variables des deux fluides de nature différente en écoulement non isotherme. L'efficacité de la méthode généralisée est vérifiée sur quatre cas d'écoulements laminaires. La deuxième partie du travail est consacrée à l'étude théorique et expérimentale de l'écoulement turbulent isotherme et non isotherme d'air dans une veine de section rectangulaire avec ou sans injection d'air à travers une paroi poreuse qui constitue une partie du plancher de la veine. On étudie notamment : l'influence du taux d'injection, du gradient longitudinal de pression et de l'intensité de turbulence sur les profils des vitesses et sur les transferts pariétaux de quantité de mouvement et d'énergie dans l'écoulement. On présente également le choix du modèle de turbulence pour la modélisation bidimensionnelle de l'écoulement dans la veine, la modélisation thermique et hydrodynamique de la paroi poreuse et le couplage thermique et hydrodynamique entre l'écoulement principal et la paroi poreuse.

This work includes two parts. In the first part, we present an extension of the Nachtsheim and Swigert method’s for the resolution of the laminar boundary layers of the two-dimensional or axisymmetric external flows, with or without injection and in presence or not of a pressure gradient. The properties variations of the two fluids of different chemical nature are taken into account in the nonisothermal flow. The efficiency of the generalized method is validated on five cases of laminar flow. The second part of the work deals with the theoretical and experimental studies of the turbulent isothermal or nonisothermal air flow within a channel of rectangular section with or without air injection through a porous part of the channel floor. One studies particularly: the influence of injection rate, longitudinal pressure gradient and turbulence intensity on the velocity profiles and on the momentum and energy transfers within the boundary layer. We present also the choice of the turbulence model for the thermal and dynamic two-dimensional modelling of the main air flow in the channel coupled with the secondary flow through the porous wall.