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Prédiction et analyse numérique d’écoulements turbulents avec transfert thermique dans des cavités ventilées à l’aide d’un modèle à relaxation elliptique

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 27-11-2009
auteur(s) Wang Xi
jury Naji H.; Bouzidi M.; Ouahsine A.; Feldheim V.; Lassue S.; Mompean G.
école Université de Lille 1
  
résumé L’analyse et la confrontation des résultats obtenus permettent de constater que le modèle de relaxation elliptique présente une meilleure prédiction pour les champs thermique et aéraulique avec un temps de calcul raisonnable. Ensuite, les comparaisons des indices du confort thermique entre les modèles de turbulence et l’expérience nous confortent dans l’idée que le modèle v²-f est un bon candidat pour la prédiction du confort thermique dans les cavités ventilées.

Dans une première partie, nous présentons une synthèse des différents systèmes de ventilation et décrivons brièvement la modélisation des écoulements dans le contexte du bâtiment. Pour la mise en œuvre de cette étude, nous avons retenu quatre modèles de turbulence, un modèle k - ω RNG, un modèle k - ω SST, un modèle v²-f et un modèle à contraintes de Reynolds (RSM).

Dans une seconde partie, nous nous attachons à décrire le modèle v²-f, lequel a été implanté et validé en considérant deux configurations (un cas tridimensionnel isotherme, un cas bidimensionnel non-isotherme). Les résultats ainsi obtenus sont comparés à ceux obtenus à l’aide des modèles k - ω RNG, k - ω SST et le modèle à contraintes Reynolds (RSM).

La troisième partie est dédiée à la comparaison des résultats issus des quatre modèles considérés dans une configuration tridimensionnelle. Une étude plus approfondie permet d’analyser les champs de vitesse et de température dans le jet, qui est le principal moteur de l’écoulement. Nous montrons alors l’importance des structures turbulentes et déterminons une typologie des jets par la carte d’anisotropie. Aussi, une étude succincte du transfert de chaleur a été entreprise.

La dernière partie est consacrée à l’étude d’une configuration plus complexe pouvant être assimilée à un bureau de travail quotidien. Cette étude est accompagnée par une évaluation du confort thermique.
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