Contribution expérimentale à l'étude de la convection thermique en régime laminaire, transitoire et turbulent pour un fluide à seuil en écoulement dans une conduite

• Auteur / Autrice : Jorge Peixinho
• Direction : Michel Lebouché, Chérif Nouar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Turbulence

Écoulement laminaire

Chaleur -- Convection

Tuyauterie -- Fluides, Dynamique des

Résumé

Cette thèse est une contribution expérimentale à l'étude de la convection thermique en régime laminaire, transitoire et turbulent pour un fluide à seuil en écoulement dans une conduite cylindrique ou annulaire. Le fluide utilisé est une solution de carbopol neutralisée. En régime laminaire, l'écoulement unidirectionnel d'un fluide à seuil est caractérisé par la présence, dans la partie centrale, d'une zone isovitesse. La fin du régime laminaire, déterminée à partir des mesures de pression et de vitesse, est retardée par la présence d'un seuil d'écoulement. Le début de la transition se manifeste par des instabilités en présence d'une zone isovitesse stable. Ce régime particulier pour le fluide à seuil est caractérisé. Par la suite, des bouffées turbulentes envahissant toute la section de la conduite, sont observées et comparées à celles obtenues pour un fluide newtonien. En régime turbulent, seuls les effets dus aux caractères rhéofluidifiants et élastiques des fluides utilisés sont mis en évidence. Enfin, l'évolution du coefficient de transfert de chaleur dans les différents régimes est déterminée montrant clairement l'effet des propriétés rhéologiques.

This work is an experimental contribution to the study of thermal convection in laminar, transitional and turbulent flow of a yield stress fluid through a cylindrical or annular pipe. The fluid used is a neutralized solution of carbopol. For one-dimensional shear flows, the fully established laminar velocity profile of yield stress fluid has a central plug region. According to the pressure and velocity measurements, a delay in transition is observed for the yield stress fluid. The beginning of transition shows up by instabilities in presence of a stable plug flow. This peculiar regime has been found only for the yield stress fluid. Then, turbulent spots, which fill the pipe cross-section, are obtained and compared to that for newtonian fluids. In turbulent flow, only the shear-thinning and elastic effects of the fluids used are observed. Finally, the evolution of the heat transfer coefficient is determined in the different regimes showing the effects of the rheological properties.