Étude expérimentale de l'Intensification des transferts thermiques par les ultrasons en convection forcée

Experimental ultrasonic heat transfer enhancement study in forced convection

• Auteur / Autrice : Odin Bulliard-Sauret
• Direction : Nicolas Gondrexon, Sébastien Ferrouillat, Alain Memponteil, Laure Vignal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, procédés, énergétique
• Date : Soutenance le 07/07/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Viviane Renaudin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Yves Hihn, Frédéric Topin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrodynamique

Ultrasons

Transfert de chaleur

Mots clés libres

Intensification thermique

Convection forcée

Ultrasons

Echangeurs de chaleur

Heat transfer enhancement

Forced convection

Ultrasound

Heat exchangers

Résumé

Le but de l'étude présentée dans ce mémoire de thèse est de caractériser localement l'intensification des transferts thermiques observée le long d'une plaque chauffante lorsqu'elle est soumise à des ultrasons. Ces derniers induisent des effets hydrodynamique dans les fluides qu'ils traversent. Premièrement, la cavitation acoustique, qui permet de produire de forts effets mécaniques dans les liquides. Viens ensuite le courant acoustique qui génère une écoulement convectif sous l'action d'une dissipation visqueuse de l’énergie acoustique. Ce travaille à permis de mettre en évidence la relation existant entre ces effets hydrodynamiques et l'intensification des transferts thermiques observée. Ces résultats ont permis de définir quelles conditions expérimentales sont favorables à l'intégration d'ultrasons dans un échangeur de chaleur.

The aim of the study presented in this thesis is to characterize heat transfer enhancement by ultrasound observed along a hot plate in forced convection. These induced hydrodynamic effects in the fluids they cross. The first one is the acoustic cavitation, which can produce strong mechanical effects in liquids. The second one is the acoustic streaming which generates convective flows thanks to viscous dissipation of the acoustic energy. This work helped to highlight the relationship between ultrasound hydrodynamic effects and heat transfer enhancement. Thanks to those results, experimental conditions which allowed ultrasound integration in a heat exchangers, could be determined.