Modèles numériques à faibles nombres de Mach pour l'étude d'écoulements en convection naturelle et mixte

• Auteur / Autrice : Adel Haddad
• Direction : Marc Medale
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance le 15/12/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Richard Pasquetti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Medale, Richard Pasquetti, Mejdi Azaïez, Frédéric Plourde, Xavier Nicolas, Stéphane Viazzo
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mejdi Azaïez, Frédéric Plourde

Mots clés

Mots clés contrôlés

Boussinesq, Joseph (1842-1929)

Avogadro, Loi d'

Simulation par ordinateur

Mach, Nombre de

Mécanique des fluides

Navier-Stokes, Équations de

Mots clés libres

Convection naturelle

Convection mixte

Approximation à faibles nombres de Mach

Équation d’état pour l’eau

Écoulements en domaines ouverts

Conditions aux limites de sortie.

Natural convection

Mixed convection

Low Mach number approximation

Equation of state for water

Flows in an open domain

Outflow boundary conditions.

Résumé

Le modèle numérique que nous avons développé au cours de cette thèse présente deux caractéristiques principales : un modèle dilatable pour l'eau et la prise en compte de domaines ouverts. Les difficultés associées au premier aspect concernent l'adaptation de la loi d'état de l’eau au modèle dilatable sous l’approximation à faibles nombres de Mach, tandis que celles associées au second sont relatives à la mise en œuvre de conditions aux limites numériques de sortie compatibles avec l'algorithme de projection utilisé. Les résultats de simulations d'écoulement de convection mixte en canal horizontal chauffé par le bas ont été confrontés à celles utilisant l'approximation de Boussinesq et aux expériences.

The 3D numerical model which we developed in this thesis presents two main features: a Low-Mach-Number approximation for water along with an open boundary condition formulation. Indeed, the difficulties related to the former point stand in a computationally efficient adaptation of the water equation of state in the framework of Low Mach number approximation, whereas the difficulties related to the latter concern the introduction of Open Boundary Conditions in the projection algorithm used. We have computed a mixed convection flow in a horizontal channel uniformly heated from below and compared the results obtained with both the Boussinesq approximation and experimental results.