Hostname: page-component-cd9895bd7-lnqnp Total loading time: 0 Render date: 2024-12-26T19:48:29.787Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Étude dynamique et thermique d’un écoulement pulsé en présenced’un solide chauffé en rotation

Published online by Cambridge University Press:  10 February 2011

Abderrahmane Ghezal ,
Zohra Ouchiha ,
Bernard Porterie ,
Damien Veyret  and
Jean Claude Loraud
Abderrahmane Ghezal*
Affiliation:
Institut de Physique, USTHB, BP 32 El-Alia, Bab-Ezzouar, Alger, Algérie
Zohra Ouchiha
Affiliation:
Institut de Physique, USTHB, BP 32 El-Alia, Bab-Ezzouar, Alger, Algérie
Bernard Porterie
Affiliation:
I. U. S. T. I., Université de Provence-CNRS, UMR 6595, Marseille, France
Damien Veyret
Affiliation:
I. U. S. T. I., Université de Provence-CNRS, UMR 6595, Marseille, France
Jean Claude Loraud
Affiliation:
I. U. S. T. I., Université de Provence-CNRS, UMR 6595, Marseille, France
*
a Auteur pour correspondance :[email protected]
Get access

Abstract

Ce travail s’intéresse à un écoulement autour d’un obstacle cylindro-conique chauffé, enrotation à l’intérieur d’une cavité cylindrique. Il s’agit d’étudier l’influence d’uneperturbation de type harmonique sur le comportement dynamique de l’écoulement et sur lemécanisme de l’échange thermique avec l’obstacle. La fréquence de référence del’écoulement périodique a été déterminée par l’analyse de l’évolution du régime vers sonétat stationnaire. L’étude a été menée pour des fréquences variant de 1/3 de la fréquencede référence à 10 fois cette dernière. La périodicité de l’écoulement est assurée par lacondition d’entrée sur le débit supposé périodique. L’étude numérique a été réalisée pourdes valeurs du nombre de Reynolds inférieur à 100 et pour des valeurs de nombre de Taylorinférieur à 500 afin d’éviter la présence des instabilités au sein de l’écoulement. Deuxméthodes numériques ont été utilisées : une méthode de différences-finies combinée avec unschéma ADI et la méthode des éléments-finis. Le fluide considéré est l’air avec despropriétés physiques constantes. Le couplage convection-conduction a été considéré dansune plage de variation du rapport K de la conductivité thermique dusolide à celle du fluide de 10-2 à 103. Les résultats montrent queles composantes de la vitesse varient en phase avec le débit, alors que la pression et lesdifférents paramètres thermiques sont en déphasage avec la vitesse d’entrée. On note aussil’aspect périodique de tous les paramètres dynamiques et thermiques de l’écoulement pourles nombres de Reynolds utilisés. L’influence de la fréquence se manifeste davantage pourses valeurs élevées. Le nombre de Nusselt est proportionnel à la fréquence. Ces résultatssont en bon accord avec ceux données par d’autres études de référence.

Keywords

Instationnairesolide chauffépulsérotationdifférences-finieséléments-finisADIFIDAPUnsteadyheated solidpulsatilerotationfinite-elementsfinite-differencesADIFIDAP
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 12 , Issue 1 , 2011 , pp. 45 - 65
Copyright
© AFM, EDP Sciences 2011

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Références

Atabek, H.B., Chang, C.C., Oscillatory flow near the entry of circular tube, Zamp 12 (1961) 403–422 CrossRefGoogle Scholar
D.G. Drake, On the flow in a channel due to a periodic pressure gradient, Quart. J. Mech. Appl. Math. l18 (1965)
Gedeon, D., Mean parameter modelling of oscillating flow, J. Heat Trans. 108 (1986) 513–518 CrossRefGoogle Scholar
Huebner, S.R., A finite difference analysis of heat transfer in periodic cavity flows, Numerical Meth. Laminar Turbulent Flow 6 (1989) 1265–1275 Google Scholar
André, P., Creff, R., Étude des conditions particulières de fréquence favorisant les transferts thermiques en écoulements pulsés en canalisation cylindrique, Int. J. Heat Mass Trans. 24 (1981) 1211–1219 CrossRefGoogle Scholar
Yakhot, A., Grinberg, L., Phase shift ellipses for pulsating flows, Phys. Fluids 15 (2003) 2081–2083 CrossRefGoogle Scholar
R. Sevirino, Farias Neto, Simulation numérique du transfert de matière global dans un écoulement tourbillonnaire non entretenu – Cas des forts nombres de Schmidt, 14e Congrès Français de mécanique Toulouse, France, 1999
Kakac, S., Yenner, Y., Exact solutions of transient forced convection energy equation for time with variation of inlet temperature, Int. J. Heat. Mass. Trans. 16 (1973) 2205–2214 CrossRefGoogle Scholar
Suces, J., An improved quasi-study approach for transient conjugated forced convection problems, Int. J. Heat. Mass. Trans. 24 (1981) 1711–1722 Google Scholar
Acker, M.T., Fourcher, B., Analyse en régime thermique périodique du couplage conduction convection entre un fluide en écoulement laminaire et une paroi de stockage, Int. J. Heat. Mass. Trans. 24 (1981) 1201–1210 CrossRefGoogle Scholar
Singh, P., Radhkrishnan, V., Fluctuation flow due to unsteady rotation of a disk, AIAAA J. 27 (1988) 150–154 CrossRefGoogle Scholar
Aplet, C.T., Ledwich, M.A., Heat transfer in transient and unsteady flow past a heated circular cylinder in the range 1 ≤ R ≤ 40, J. Fluid. Mech. 95 (1979) 761–777 CrossRefGoogle Scholar
Huw, G., Davies, Fluctuating heat transfer from hot wires in low Reynolds Number, J. Fluid. Mech. 73 (1976) 49–51 Google Scholar
M. Lachi, G. Polidori, M. Rebay, J. Padet, Convention forcée instationnaire sur une plaque soumise à une perturbation de flux périodique, 14e Congrès Français de Mécanique, Toulouse, France, 1999
Majdalani, Pulsatory channel flows with arbitrary pressure gradients, AIAA, 3rd, Theoretical fluid mechanics meeting, 2002, pp. 24–26
Zhao, T., a Numerical Solution of laminar flow convection in a heated pipe subjected to a reciprocating flow, Int. J. Heat. Mass. Trans. 38 (1995) 3011–3022 CrossRefGoogle Scholar
Byunng-Hun Kim, Modelling pulsed blowing systems for active flow control. Ph.D. Thesis Chicago, Illinois, 2003
Fedel, F., Hitt, D., Prabhu, R.D., Revisiting the stability of pulsatile pipe flow, Eur. J. Mech. B/Fluids 24 (2005) 237–254 CrossRefGoogle Scholar
Hadj Ali, Contribution à l’étude dynamique et thermique d’un écoulement pulsé dans une conduite horizontale en présence d’un obstacle cylindrique chauffé, Thèse de Magister, université USTHB, 2006
Mackrodt, P.A., Stability of Hagen-Poiseuille flow with superimposed rigid rotation, J. Fluid. Mech. 73 (1976) 153–164 CrossRefGoogle Scholar
Owen, J.M., Pincombe, J.R., Velocity measurements inside a rotating cylindrical cavity with a radial outflow of fluid, J. Fluid. Mech. 99 (1980) 111–127 CrossRefGoogle Scholar
Legrand, J., Couere, F., Transfert de matière globale liquide-paroi pour des écoulements associant tourbillons de Taylor et circulation axiale forcée, I.J. H.M.T. 25 (1982) 345–351 Google Scholar
Harlow, F.H., Welch, J.E., Numerical calculation of time dependent viscous incompressible flow with free surface, Phys. Fluids 8 (1965) 2182–2190 CrossRefGoogle Scholar
Temam, R., Sur l’approximation des équations de Navier Stokes par la méthode des pas fractionnaires Arch, Rat. Mech. Anal. 32 (1969) 377–385 CrossRefGoogle Scholar
Fortin, M., Peyret, R., Teman, R., Résolution numérique des équations de Navier-Stockes pour un fluide incompressible, J. Mech. 10 (1971) 357–390 Google Scholar
R. Peyret, Unsteady evolution of a horizontal jet in a stratified fluid, J. Fluid. Mech. 78 (1976)
Peyret, R. et al., Calcul de l’écoulement d’un fluide visqueux compressible autour d’un obstacle de forme parabolique, Lecture Notes de Physique 19 (1973) 222–229 CrossRefGoogle Scholar
Ghezal, A., Loraud, J.C., Écoulement confiné d’un fluide visqueux incompressible autour d’un obstacle cylindro-conique, Mech. Res. Com. 11 (1984) 83–89 CrossRefGoogle Scholar
Ghezal, A., Loraud, J.C., Écoulement confiné d’un fluide visqueux incompressible autour d’un obstacle cylindro- conique en mouvement hélicoïdal, Mech. Res. Com. 16 (1989) 183–189 CrossRefGoogle Scholar
A. Ghezal, B. Porterie, J.C. Loraud, Modélisation du transfert de chaleur, avec couplage conduction convection, entre un obstacle en mouvement hélicoïdal est un fluide visqueux en écoulement confiné, Int. J. Heat. Mass. Trans. 329–341 (1992)
Z. Ouchiha, A. Ghezal, J.C. Loraud, M. Saighi, A. Benzaoui, Digital simulation of a vertical Newtonian fluid flow in the presence of a heated cylindrical obstacle, AMSE 72 (2003)
A. Ghezal, Z. Ouchiha, J.C. Loraud, Étude des instabilités dynamique et thermique dans un écoulement autour d’un obstacle chauffé en rotation 17e Congrès Français de Mécanique, Troyes, France, 2005
A. Ghezal, N. Ait Moussa, Z. Ouchiha, J.C. Loraud, Frequency influence on thermal exchange in spiral flow, 4th international conference on heat transfer, fluid mechanics and thermodynamics, Cairo, Hefat Egypt paper number GA, 2005