I. Introduction

 

La convection est un mode de transfert de chaleur qui se produit uniquement au sein des milieux fluides : elle apparaît lorsqu'un fluide, liquide ou gaz, est en mouvement et présente des hétérogénéités spatiales de températures. La convection intervient en particulier dans les échanges thermiques entre une paroi et un fluide en mouvement. Alors que la conduction peut être considérée comme un transfert d'énergie par des mouvements microscopiques, la convection est un transport d’énergie par des mouvements macroscopiques.

 

 

II. Écoulements monophasiques : la notion de couche limite

 

Considérons l'écoulement d'un fluide sur une plaque plane comme représenté sur la figure III.6 à partir du bord d'attaque : l’écoulement est modifié du fait de la présence de forces visqueuses (ou de frottement). Ces forces sont caractérisées par une contrainte de frottement entre les différentes couches fluides : cette contrainte qui s'exerce sur le fluide est proportionnelle au gradient de vitesse perpendiculaire au plan de la plaque.

 

III. Transfert de chaleur par convection forcée monophasique : corrélation de transfert de chaleur

 

Si on reprend la description de la plaque à proximité de laquelle se développe la couche limite dynamique (c'est-à-dire relative au champ de vitesse), celle-ci peut présenter une température distincte de celle du fluide. Alors un gradient de température se développe dans une couche à proximité de la paroi de façon tout à fait comparable au développement du gradient de vitesse décrit précédemment.