La lecture à portée de main
Découvre YouScribe en t'inscrivant gratuitement
Je m'inscrisDécouvre YouScribe en t'inscrivant gratuitement
Je m'inscrisDescription
Informations
Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 48 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 2 Mo |
Extrait
AVERTISSEMENT
Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le
jury de soutenance et mis à disposition de l'ensemble de la
communauté universitaire élargie.
Il est soumis à la propriété intellectuelle de l'auteur. Ceci
implique une obligation de citation et de référencement lors
de l’utilisation de ce document.
Toute contrefaçon, plagiat, reproduction illicite encourt une
poursuite pénale.
➢ Contact SCD Nancy 1 : theses.sciences@scd.uhp-nancy.fr
LIENS
Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 122. 4
Code de la Propriété Intellectuelle. articles L 335.2- L 335.10
http://www.cfcopies.com/V2/leg/leg_droi.php
http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
U.F.R.ciences&echniques
EcoleoctoraleMMA(Energétique,Mécaniquetatériaux)
Département"eFormationoctorale:écaniqueetnergétique
Thèse
présentéeour'obtentionuitree
Docteurdel'UniversitéHenriPoincaré,NancyI
enMécaniqueetEnergétique
parJérôme&LAISE
Influencedelagéométried’unesourcethermique
surledéveloppementdupanache
Membresuury%
Rapporteurs% M.acquesADET Professeur,niversitée&eims
M.rancis)LLARD Professeur,niversitéeLa&ochelle
Examinateurs% Mme)nne#arieBERNARD Société)llieair
M.enéEVIENNE Professeur,.H.P.,ancyI(Directeurehèse)
M.abriceLEMOINE Présidentuury
Professeur,NSEMINPL,ancy
M.aul0ALLETTE Professeur,.H.P.,ancyI
M.eanRaymondONTAINE Ingénieureecherche,INRS,ancy
Laboratoired’EnergétiqueetdeMécaniqueThéoriqueetAppliquée
CNRSUMR7563;2,Av.DelaForêtdeHaye8BP16054504Vandœuvre8lès8Nancy
InstitutNationaldeRechercheetdeSécurité,DépartementIngénieriedesprocédés,LaboratoireIngénierieAéraulique,
AV.deBourgogne–BP2754501Vandœuvre8lès8Nancy
Remerciements
JetiensavanttoutàremercierRenéDevienneetJeanRaymondFontainequiontacceptéde
dirigerettehèsetoureoutienu’ils#’ontpportéorsearéparationeeravail.
QuelesrapporteursJacquesPadetetFrancisALLARDsoientassurésdemagratitudepour
l’intérêtu’ilsntorté4#onravail.
Parailleurs,ungrandmerciàE.Belut,J.C.Sérieys,F.Bonthoux,R.BraconnieretR.app,
pourlesconseilsavisésqu’ilsontsumedonnertoutaulongdemesrecherches.Merciaussià
MessieursJ.C.CuninetF.Henryainsiquel’ensembledespersonnelsdel’INRSpourl’aide
techniqueu’ils#’ontpportéendantouteauréee#onrojet.
Une petite pensée également pour l’ensemble des stagiaires qui ont contribué à animer
l’ambiance de travail, soit, par ordre chronologique% Laetitia Soudre, Manuel Schaff et
DominiqueLains.
Résumé
Cerapportprésentel'étudeexpérimentaledudéveloppementd’unpanachethermiquedansun
milieuconfinéetventilé.Cettesituationestrencontréedanslesinstallationsdelaventilation
pardéplacement.Lesexpériencesontétéeffectuéesdansunecelluled'essaiaérauliqued’une
2surfaceausolde4,8x4,2m etd’unehauteurde5,6m.Lessourcesdechaleurutiliséessont
un cylindre de 1 de diamètre constitué de cinq éléments d’aires identiques (4 surfaces
cylindriques identiques superposés et un disque supérieur) et une source rectangulaire
composée de 4 modules de dimensions 0,25 x 1,5 m où seule la surface supérieure est
chauffée. Les expériences sont conduites par mesure de température et de vitesse et en
l’absenceetratification.
Après une large qualification du nouveau système métrologique composé d’un dispositif
d’acquisition permettant la mesure simultanée des vitesses par 16 sondes
thermoanémométriques et des températures par 64 thermocouples, nous présentons les
résultats expérimentaux obtenus pour la source cylindrique et la source rectangulaire.
L’objectifestd’étudierl’influencedelagéométriedelasourcesurlesloisdedéveloppement
de panache. Ainsi, pour chaque configuration de source, nous étudions et comparons les
paramètres suivants : la position et la vitesse au centre du panache, l’écart de température
entre le centre du panache et l’extérieur, la forme et le rayon elliptique du panache pour
différentes hauteurs audessus de la source. Ces paramètres sontbtenus à partir de
l’applicationdumodèlegaussienelliptiqueauxmesuresexpérimentalesdetempératureetde
vitesse.Deplus,nouscomparonségalementlapositiondel’originevirtuelleetlavaleurdu
débitdupanachepourlesdifférentesconfigurationsdesourceetnousétudionsl’influencede
lagéométriedelasourcesurcesparamètres.Ainsi,nousavonspuétablirdesloisthéoriques
quinousdonnentlapositiondel’originevirtuelleenfonctiondelahauteurdechauffedansle
casdelasourcecylindriqueetdelalargeurdelasourcedanslecasdelasourcerectangulaire.
La valeur de la position de l’origine virtuelle présente un grand intérêt pour le calcul des
débitseanachesteimensionnementesystèmeseaptage.
Lesdifférentesmesureseffectuéesontpermiségalementdevérifierlesmodèlesthéoriquesde
laourceonctuelleteaourceinéaireourlesifférentsastudiés.
Un calcul d’erreur sur la mesure de température et de vitesse est présenté pour chaque
configurationetnousdonnel’erreursurlerayonelliptiquedupanache,ledébitetlaposition
de’origineirtuelle.
Sommaire
Nomenclature
1ntroduction 1
1.1 Positionnement,issionsttatut ………………………………………………..….2
1.1.1istoriquettatut .…………………………………………………………..2
1.1.2rincipalesctivités ...…………………………………………………………2
1.1.3Leaboratoire’ingénierieéraulique .………………………………………3
1.2 Contextee’étude ….……………………………………………………………..…4
1.2.1ravauxntérieurs .…………………………………………………………..4
1.2.2éveloppementsroposés .……..……………………………………………4
1.2.3bjectifseahèse .…..………………………………………………………5
2tude,ibliographique 6
2.1 Principeeaentilationaréplacement ...…………………………………………7
2.2 Panacheenonvectionaturelle .…………………………………………………….8
2.2.1anachessu’uneourceehaleuronctuelle ..……………………………8
2.2.2anachessu’uneourceehaleurinéaire ...……………………………13
2.2.3anacheéveloppénilieuonfinéetentilé ……………………………16
2.2.4aractérisationeahermoclinenstalléeennceinteentilée ……………20
2.2.5auteureahermocline ……………………………………………………25
2.3 Conclusion ………………………………………………………………………….28
3nstallationsxpérimentales 29
3.1 Celluleéraulique ………………………………………………………………….30
3.1.1hambre’expérience ...……………………………………………………30
3.1.2ystèmeeraitementteentilation’air ..………………………………31
3.1.3aractéristiquese*onctionnement ………………………………………….32
3.1.4ystèmeeéplacementD ………………………………………………..32
3.2 Sourcehermique ……………………………………………………………………33
3.2.1ourcehermiquecylindrique .……………………………………………….33
3.2.2ourcehermiquerectangulaire ..…………………………………………….34
3.3 Métrologie ...………………………………………………………………………..37
3.3.1esureseliées4aource .…………………………………………………37
3.3.2esureeaempérature’airanseanache ……………………………38
3.3.3esureeaitesse’airanseanache ………………………………….38
3.3.4ystème’acquisition .……………………………………………………….38
3.3.5résentationeamatriceecapteurs .……………………………………..39
3.4 Méthodes ……………………………………………………………………………40
3.4.1odèlegaussienlliptique .…………………………………………………40
3.4.2ébitolumiquentraînéarnanachelliptique .……………………….41
3.4.3xcès’enthalpiedansnanachelliptique ...……………………………41
3.4.4odèleuayondeanache(z)tuifférentieleempératureGT ..…..42c
3.4.5alcul’erreur .……………………………………………………………..42
4ualification 46
4.1 Introduction .……………………………………………………………………….47
4.2 Qualificationuystèmee#esure ………………………………………………..47
4.2.1ncienne#étrologie ………………………………………………………..47
4.2.2ouvelle#étrologie ..………………………………………………………48
4.2.3aramètresexpérimentaux .…………………………………………………49
4.2.4ésultatsxpérimentaux ..……….………………………………………….50
4.2.5onclusion .…………………………………………………………………56
4.3 Qualificationeaourceectangulaire ……………………………………………56
4.3.1onfigurationxpérimentale ..………………………………………………56
4.3.2ésultats ...…………………………………………………………………....56
5ésultatsxpérimentaux 59
5.1 Sourceylindrique .....………………………………………………………………60
5.1.1Introduction .…………………………………………………………………60
5.1.2onfigurationxpérimentale .....…………………………………………….60
5.1.3omparaisonesrésultatsxpérimentauxbtenus4artiruodèle .....…..62
"aussienelliptiqueoures<asétudiés
5.1.4stimatione’origineirtuel