Optimisation des échangeurs compacts à ailettes : Étude numérique et expérimentale

Résumé :
Le domaine concerné est celui des échangeurs de chaleur compacts à plaques et ailettes. Ces appareils de grande compacité (C > 700 m2/m3) permettent de limiter l’encombrement et le poids tout en conservant des surfaces d’échange importantes. Ces échangeurs, largement utilisés dans l’automobile, la cryogénie et dans l’aéronautique, sont actuellement dimensionnés à partir de corrélations établies empiriquement. Ceci est un frein à l’optimisation des géométries d’ailettes des échangeurs. Cette étude, consacrée aux ailettes à pas décalé (Offset Strip Fin), propose une méthodologie numérique pour le dimensionnement et l’optimisation des géométries.

Ainsi, les schémas, modèles et méthodes numériques pour simuler convenablement la thermohydraulique au sein des ailettes à pas décalé ont été validés au cours de ce travail. Les validations sont réalisées à partir de nombreuses données de la littérature mais surtout grâce à des dispositifs expérimentaux mis en place dans le cadre de cette thèse. Des mesures locales et globales de vitesse et température ont été alors effectuées dans des géométries équivalentes à des ailettes à pas décalé. Les techniques d’anémométrie fil chaud/fil froid et d’anémométrie Laser Doppler (LDA) ont été utilisées afin d’obtenir des points de validation. L’outil numérique validé a ensuite servi à optimiser les géométries d’ailettes OSF et à proposer des géométries innovantes.