Étude de l'écoulement et de l'instabilité de Dean dans les conduites à section rectangulaire

• Auteur / Autrice : Hachimi Fellouah
• Direction : Hassan Peerhossaini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Transfert thermique, énergétique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École polytechnique de l'Université de Nantes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Dynamique des fluides

Écoulement laminaire

Résumé

Nous présentons un travail expérimental et numérique dans le but d'étudier l'écoulement laminaire et l'instabilité de Dean dans les conduites courbes à 180°, de section rectangulaire, lors du passage de fluides newtonien et non-newtoniens. L'étude concerne l'effet des paramètres géométriques et rhéologiques sur l'apparition et le développement de l'instabilité de Dean. L'étude numérique est rendue possible par l'intégration d'un sous programme, qui tient compte du comportement rhéologique des fluides à seuil, dans le code de calcul Fluent. Des visualisations expérimentales et numériques de l'écoulement ont été effectuées dans le cas de fluides newtonien, pseudoplastique et à seuil. Nous avons développé un critère précis pour la détection du début de l'instabilité, basé sur le gradient de vitesse axiale, applicable expérimentalement et numériquement. La précision de ce critère permet de déterminer des nombres de Dean critiques faibles comparés à ceux trouvés dans la littérature qui sont basés sur des critères qualitatifs de visualisations.

We present an experimental and numerical work on Dean instability in Newtonian and non-Newtonian fluids in laminar flow inside 180° curved channels, of rectangular cross-section. The study concerns the effects of the geometrical and the rheological behavior parameters on the appearance and development of Dean instability. The numerical study was carried out by integrating in Fluent CFD code a subroutine to take into account the rheological behavior of a yield fluid. Experimental and numerical visualizations of the flow have been carried out in the case of Newtonian, pseudoplastic and yield fluids. An accurate criterion, based on the axial velocity gradient, was defined that allows detection of the instability threshold experimentally and numerically. Prediction of the critical Dean number by this criterion lets us to detect the instability closer to its onset than in previous work based on the qualitative criterions of visualization.