Thèse soutenue

Stabilité en écoulement de convection naturelle en milieu confiné

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Auteur / Autrice : Gillian Leplat
Direction : Pierre Millan
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Dynamique des fluides
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Toulouse, ISAE

Résumé

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Les écoulements de convection naturelle rencontrés dans la majorité des situations d'intérêt industriel se produisent généralement en régime fortement instationnaire ou faiblement turbulent. La maîtrise des transferts thermiques assurés par ces écoulements de convection en enceintes confinées nécessite de disposer de capacités prévisionnelles reposant sur des outils numériques adaptés. Les approches expérimentale et numérique s'avèrent alors complémentaires, en particulier quand il s'agit de quantifier la capacité des outils de simulation à prédire la nature et l'origine des instabilités pouvant se produire à nombres de Rayleigh suffisamment élevés. L'objectif de cette thèse est de caractériser par voies expérimentale et numérique les instabilités dites thermoconvectives se développant autour d'un barreau carré chauffé et positionné au centre d'une cavité parallélépipédique refroidie en parties haute et basse. L'analyse des résultats numériques révèle un régime d'écoulement intrinsèquement tridimensionnel, transitionnel au nombre de Rayleigh considéré et fortement non linéaire. Le mécanisme générateur des instabilités repose sur l'interaction entre le développement de cellules convectives longitudinales et une organisation cellulaire de type Rayleigh-Bénard d'axe perpendiculaire au barreau. Cette compétition crée temporairement des structures de type crochet issues de la rupture des cellules perpendiculaires par formation de cellules convectives longitudinales. Ces configurations instables résultent localement en un basculement des structures longitudinales dont l'observation dans un plan de coupe transverse coïncide parfaitement avec les mesures dynamiques expérimentales.