Convection

Animateurs

  • Amir BAHRANI
  • Philippe REULET
  • Didier SAURY

Le groupe thématique "convection" s'intéresse aux phénomènes d'échange de chaleur entre un
écoulement et une paroi ou aux phénomènes de mélange et dilution en fluide anisotherme. Il
s'agit principalement d'analyser ces phénomènes par des approches expérimentales et/ou
numériques sur des configurations académiques ou industrielles (complexes). Du point de vue
expérimental, les essais permettent de caractériser les transferts de chaleur à l'interface
fluide/solide ou au sein même d’un fluide anisotherme, de rhéologie simple ou complexe. Ils
visent également à mieux comprendre les caractéristiques des écoulements générant ou
influençant ces transferts de chaleur notamment à des fins d’optimisation. Cette caractérisation
expérimentale fait donc appel à tous les moyens d'investigation pour les mesures de champ
(vitesse et température), la caractérisation des fluides (thermo-rhéologie) et les mesures
pariétales (température, flux de chaleur). Du point de vue numérique, la détermination des
échanges de chaleur s'appuie sur la résolution des équations de Navier-Stokes, en faisant appel
à des modèles de complexité croissante : approche moyenne RANS, approches instationnaires
URANS, ZDES, LES, hybride (RANS-LES) voire DNS.

Exemples de champs d’application actuels :

La multiplicité des applications traitées couvre toute la gamme de régimes d’écoulement
(laminaire, transitionnel et turbulent) correspondant à une large plage de variation de vitesses :
des très faibles vitesses pour les écoulements de convection naturelle, aux très hautes vitesses
en écoulement hypersonique (pour simuler la rentrée atmosphérique d'engins, par exemple).
Certaines configurations font régulièrement l'objet de communications dans les congrès annuels
de la SFT : impact de jet, échangeurs de chaleur, convection naturelle en cavité fermée ou en
canal, ventilation naturelle, prise en compte des couplages multiphysiques
(convection/rayonnement...), intensifications des échanges de chaleur par fluides chargés ou
fluides à rhéologies complexes, mélanges multi-espèces, instabilités thermo-convectives et
transition...

Liens avec les autres groupes thématiques :

  • "Métrologie et Techniques Inverses" & "Transferts Interfaciaux solides" &
    "Modélisation et simulation numérique" : caractérisation des écoulements et des
    transferts de chaleur
  • "Conduction-Thermocinétique" & "Rayonnement" & "Milieux Polyphasiques" : aspects
    couplages multiphysiques via des approches essentiellement numériques de
    l'écoulement couplées à d'autres phénomènes (conduction dans la paroi,
    rayonnement...).
  • "Échangeurs", "Génie Climatique - Thermique de l'habitat", "Agro-alimentaire",
    "Thermique de la mise en forme et des assemblages" : aspects applicatifs

Derniers évènements SFT de la section :

  • «Convection naturelle : aspects fondamentaux et applications», 03-04/07/2023 :
    Journée SFT, Orsay
  • « Fluides complexes pour l’intensification des transferts thermiques », 30/06/2023 :
    Journée SFT, Paris
  • « Aérothermique des systèmes propulsifs pour l'aéronautique », 20/10/2022 : Journée
    SFT, Paris

Congrès les plus représentatifs de la section :

  • Français : congrès SFT, congrès CFM...
  • Internationaux : IHTC (général tous les 4 ans), Congrès EUROTHERM (général tous
    les 4 ans), séminaires « Eurotherm », ICHMT-Convective Heat and Mass Transfer,
    ICHMT-Turbulence, Heat and Mass Transfer, CIFQ, JITH...

Événement

Journée thématique SFT

Journée Thématique SFT et GdR CNRS TRANSINTER

Fluides caloporteurs et décarbonation de l'industrie: enjeux et potentiels

Congrès : Contribution

Effet du champ magnétique sur la convection naturelle du nanofluide ( Al2O3- eau) à propriétés variables dans une enceinte annulaire

Dans ce travail, nous étudions numériquement la convection naturelle du nanofluide  Al2O3-eau dans un espace confiné. Il s’agit d’une enceinte annulaire verticale chauffée différentiellement soumise à un champ magnétique uniforme. La méthode des volumes finis avec l’algorithme SIMPLER est utilisée pour résoudre le système d’équations régissant l’écoulement magnétohydrodynamique (MHD).

Simulation numérique des échanges convectifs locaux entre un jet d’air cylindrique isotherme et un cylindre chauffé

Ce travail porte sur l’étude numérique des transferts de chaleur par convection entre un jet d’air isotherme en impact et un cylindre chauffé. Le modèle développé sous STARCCM+ est validé par rapport à des résultats issus de la littérature scientifique, dans laquelle seuls des nombres de Nusselt moyens, des valeurs du nombre de Nusselt au point d’impact ou encore la répartition tangentielle du nombre de Nusselt sur l’axe du jet sont étudiés.

Etude expérimentale de la dynamique d’un écoulement de convection naturelle dans un espace confiné comportant un bloc partiellement chauffé.

Les écoulements turbulents à effets de flottabilité dominants sont présents dans de nombreuses applications industrielles, notamment dans les secteurs du nucléaire et de l’automobile. On peut par exemple citer la problématique du refroidissement d’un compartiment moteur qui est un point essentiel dans le dimensionnement d’un véhicule. Par ailleurs, suite à un arrêt brutal du moteur après une forte sollicitation, l’intégrité du moteur doit être préservée alors même qu’il n’est plus refroidi par un écoulement externe forcé.

Intensification passive des transferts thermiques dans les capteurs solaires plans par manipulation de l’ecoulement dans les tubes caloporteurs

Les capteurs solaires thermiques basse température sont des composants thermodynamiques employés dans les applications de conversion du rayonnement solaire en chaleur sensible basse température. Ils trouvent leurs applications notamment dans le secteur résidentiel et hôtelier des pays nordiques mais particulièrement des pays tropicaux à forte disponibilité énergétique solaire pour la production d’eau chaude sanitaire.

Turbulence développée dans le Grand Taylor-Couette Thermique

L’étude de la turbulence développée dans des écoulements tournants et soumis à des gradients thermiques importants constitue un enjeu majeur pour les échanges thermiques dans des machines tournantes. C’est pour cela qu’une plateforme expérimentale de Taylor-Couette thermique de grande dimension (THETACO) a été construite au LOMC pour étudier la turbulence développée générée par l’action simultanée de la force centrifuge due à la rotation et de la convection induite par un gradient radial de température [1].

Simulation numérique du refroidissement d’un composant électronique : effet de l’angle d’inclinaison

La présente communication englobe les résultats numériques de la convection naturelle entraînée par la fusion dans une enceinte rectangulaire inclinée remplie d’un matériau à changement de phase nano-amélioré. L’enceinte est chauffée par le bas avec une source de chaleur protubérante (microprocesseur) et générant de la chaleur à un débit volumétrique constant et uniforme et montée sur un substrat (carte mère). Tous les parois sont considérés comme adiabatiques.