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

Abstract

Ce travail s’interesse a un ecoulement autour d’un obstacle cylindro-conique chauffe, en rotation a l’interieur d’une cavite cylindrique. Il s’agit d’etudier l’influence d’une perturbation de type harmonique sur le comportement dynamique de l’ecoulement et sur le mecanisme de l’echange thermique avec l’obstacle. La frequence de reference de l’ecoulement periodique a ete determinee par l’analyse de l’evolution du regime vers son etat stationnaire. L’etude a ete menee pour des frequences variant de 1/3 de la frequence de reference a 10 fois cette derniere. La periodicite de l’ecoulement est assuree par la condition d’entree sur le debit suppose periodique. L’etude numerique a ete realisee pour des valeurs du nombre de Reynolds inferieur a 100 et pour des valeurs de nombre de Taylor inferieur a 500 afin d’eviter la presence des instabilites au sein de l’ecoulement. Deux methodes numeriques ont ete utilisees : une methode de differences-finies combinee avec un schema ADI et la methode des elements-finis. Le fluide considere est l’air avec des proprietes physiques constantes. Le couplage convection-conduction a ete considere dans une plage de variation du rapport K de la conductivite thermique du solide a celle du fluide de 10 -2 a 10 3 . Les resultats montrent que les composantes de la vitesse varient en phase avec le debit, alors que la pression et les differents parametres thermiques sont en dephasage avec la vitesse d’entree. On note aussi l’aspect periodique de tous les parametres dynamiques et thermiques de l’ecoulement pour les nombres de Reynolds utilises. L’influence de la frequence se manifeste davantage pour ses valeurs elevees. Le nombre de Nusselt est proportionnel a la frequence. Ces resultats sont en bon accord avec ceux donnees par d’autres etudes de reference.