mai 16 2015
Influence of the dynamic boundary conditions on natural convection in an asymmetrically heated channel
http://dx.doi.org/10.1016/j.
Brangeon
août 21 2013
Numerical investigation of natural convection in an asymmetrically heated inclined channel-chimney systems
Abstract :
The present paper is concerned with the results of the numerical investigation of unsteady laminar, natural convection in an asymmetrically heated inclined open channel (i = 0, 45, 60 and 75◦ ) with walls at uniform heat flux (qw = 10, 50, 75 and 100W · m−2 ). Two methodological approaches have been adopted to investigate the air flow in this case: 2D and 3D DNS, and four sets of nlet-outlet velocity-pressure boundary conditions have been considered. Significant differences are observed in the flow dynamics between 2D and 3D results. The numerical results are compared with the experimental data and a good agreement is obtained when a local pressure boundary condition is applied at the inlet/outlet sections in the 3D case. A generalized correlation for the average Nusselt number is then obtained from numerical results. This correlation covers a wide range of the Rayleigh number and aspect ratio values.
avr 17 2013
Contribution à l’étude numérique de la ventilation naturelle dans des cavités ouvertes par la simulation des grandes échelles. Application au rafraîchissement passif des bâtiments
Contexte du sujet : La climatisation est un poste de dépense énergétique important dans le secteur du bâtiment, qui pourrait être réduit de manière drastique par l’utilisation de systèmes passifs de rafraîchissement. Dans les climats chauds et humides, le rafraîchissement passif des bâtiments est une solution éprouvée, qui s’ordonne autour de quatre principes : minimiser les apports de chaleur interne et externe, apporter de l’inertie au bâtiment, humidifier l’air et assurer une bonne ventilation pour favoriser les échanges convectifs.
Objectifs : La description des transferts thermo-convectifs (évaluation des débits massiques, des transferts de chaleur) mis en jeu dans des cavités ouvertes (pièces avec ventilation traversante, cheminées solaires, doubles peaux, espaces sous-toiture) est encore mal connue et constitue un enjeu pour l’amélioration des systèmes passifs. L’étude de ces phénomènes peut être évaluée par la mécanique des fluides numérique. Les objectifs de ce travail de thèse sont : de réaliser des simulations numériques fines du comportement thermo-aéraulique dans des configurations typiques de systèmes passifs en climat tropical humide, afin d’améliorer nos connaissances sur la ventilation naturelle, d’approfondir et d’apporter des éléments de réponses en ce qui concerne le choix des conditions limites numériques à appliquer pour les systèmes ouverts.
Modélisation numérique : L’approche numérique adoptée dans ce travail, pour étudier la convection naturelle turbulente, est la simulation des grandes échelles (SGE ou LES en anglais). Cette approche se situe à mi-parcours entre la méthode de calcul direct et la résolution des équations moyennées en temps, de type RANS. L’avantage d’une telle technique est la réduction appréciable du nombre de points de discrétisation nécessaire par rapport à celui exigé par la méthode de calcul direct, tout en conservant l’aspect dynamique des écoulements.
Résultats : Les résultats obtenus lors de ce travail concernent l’étude des conditions limites dynamiques à imposer pour des géométries ouvertes avec une SND et l’application de la SGE à différentes configurations de cavités ouvertes en régime turbulent, afin de caractériser les champs de température et de vitesse et d’en déduire les grandeurs intégrales d’intérêt (débit massique, débit enthalpique, renouvellement d’air, . . . ). Les résultats de ces calculs ont été comparés soit à d’autres résultats numériques dans le cadre de benchmarks nationaux (benchmark numérique AmeTh et ADNBâti) ou à des résultats expérimentaux.
Mots-clés : Ventilation naturelle, rafraîchissement passif, Simulation des Grandes Echelles, géométries ouvertes.
