Mécanismes de transfert au sein d'une couche de glace en développement en présence d'un écoulement turbulent : approches expérimentale et numérique

Transfer Mechnaisms of Frost Formation in the Presence of a Turbulent Flow : Experimental and Numerical

• Auteur / Autrice : Duc Manh Huynh
• Direction : Frédéric Plourde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique, thermique, combustion
• Date : Soutenance le 11/12/2015
• Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pprime- ENSMA
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Clodic, Yannick Sommerer, Dominique Couton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Medale, Richard Perkins

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nucléation (météorologie)

Mécanique des fluides

Humidité de l'air

Turbulence

Transfert de masse

Changement d'état (physique)

Modèles mathématiques

Mots clés libres

Prise en glace

Désublimation

Frost formation

Desublimation

Résumé

L'étude concerne la prise en glace d'une paroi thermiquement contrôlée placée au sein d'une conduite dans laquelle se développe un écoulement turbulent d'air humide. L'ensemble des essais expérimentaux a été réalisé à partir du banc d'essai HUMIDE, soufflerie dédiée conçue au laboratoire et modifiée afin de suivre au cours du temps l'augmentation de masse de glace. Une analyse paramétrique de l'influence du taux d'humidité et de la vitesse de l'écoulement sur le dépôt de glace a été réalisée et, à partir de la mesure du flux global, il a été possible d'estimer les flux convectifs en présence de la glace. Les résultats soulignent clairement que les flux convectifs sont plus ou moins accentués en fonction de l'humidité.Une tentative de modélisation du mélange air - vapeur d'eau/glace, a été développée en partout de la théorie de nucléation et les différentes confrontations soulignent la très forte sensibilité des résultats vis-à-vis des conditions aux limites et de la modélisation. Au-delà de géométries simples comme la plaque, une géométrie caractéristique d'un échangeur a également été simulée notamment pour caractériser de manière qualitative les mécanismes de prise en glace de tels systèmes.

The study concerns the de-sublimation of a thermally controlled flat plate placedwithin a wind tunnel in which develops a turbulent moist air flow. A parametric analysis of the influence of humidity and the velocity of the flow on the ke formation was carried out and, from the measurement of global heat flux, it is possible to estimate the convective heat transfer with the presence of ice. The results show that the convective fluxes are more or less accentuated depending on the humidity. A solver to modeling of air - vapor/ice, was developed base on the theory of nucleation heterogeneous. Beyond simple geometry such as a flat plate, a characteristic geometry of a heat ex.changer was also simulated in particular to qualitatively characterize the ice formation mechanisms of such systems.