Génération auto-adaptative de vorticité pour des échangeurs de chaleur intelligents

Résumé :

Cette étude repose sur différentes géométries de générateurs de vortex (VG) placées dans un canal rectangulaire. Un calcul numérique du transfert de chaleur par convection laminaire est pris en compte pour les cas VG statiques, et les cas turbulents sont étudiés pour les VG auto-adaptifs ; leur effet sur l'amélioration thermique du système est analysé.

Dans la première partie, deux géométries différentes de VG statique sont étudiées. Tout d'abord, un canal rectangulaire équipé d'un générateur de vortex à ailettes rectangulaires situé sur la paroi inférieure du canal est pris en compte. Différentes valeurs d'angle de roulis β comprises entre 20° et 90° sont prises en compte, tout en maintenant un angle d'attaque constant (α=30°).

Une seconde géométrie est prise en compte : une aile rectangulaire VG placée dans un écoulement entre des plaques parallèles avec différentes valeurs d’angles d’attaque [10°–30°]. Le nombre de Nusselt et le facteur de friction sont étudiés localement et globalement.

Ensuite, un VG contrôlé par la pression est proposé et l'interaction fluide-solide (FSI) est prise en compte : l'angle d'attaque du VG s’auto-adapte en fonction de la valeur de la vitesse d'entrée. Le nombre de Nusselt, le facteur de friction et le facteur d'amélioration thermique sont étudiés pour un régime d'écoulement turbulent. En parallèle, une étude expérimentale est réalisée pour une comparaison et une validation des résultats numériques obtenus.