Simulation des Grandes Échelles d'un écoulement d'air turbulent pour le refroidissement d'amplificateurs de lasers - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2019

Simulation des Grandes Échelles d'un écoulement d'air turbulent pour le refroidissement d'amplificateurs de lasers

Résumé

The French collaborative Trio4CLF project aims to understand and control the cryogenic cooling of amplifiers for high power (~1 PetaWatt) and high repetition rate (1-10 Hertz) lasers. In such amplifiers, the fluid evacuates the thermal power absorbed by the solid amplifying plates. A precise knowledge of the heat exchange and thus of the turbulent fluid flow in the amplifier is requested to evaluate its impact on the laser beam quality. As a first step, a Large Eddy Simulation is carried out in air without heating to study the development of the turbulent flow. The CFD code used is TrioCFD, a code developed by the CEA. For validation purpose, the simulation is carried out in the experimental setup configuration: a closed-loop wind tunnel called TRANSAT. Two horizontal plates, separated by 0.05 m, are put in the airflow to represent the amplifier plates. Turbulent boundary layers develop from the plates edges. Numerically, the entrance flow is a homogeneous planar flow with a constant velocity at 10 m/s. The results of this Large Eddy Simulation are presented in this paper as a study of the development of the turbulent boundary layers created by the plates.
Le projet collaboratif français Trio4CLF a pour objectif de comprendre et de maitriser le refroidissement cryogénique d'amplificateurs de lasers à haute puissance (~1 PétaWatt) et à haut taux de répétition (1-10 Hertz). Dans de tels amplificateurs, le fluide évacue la puissance thermique déposée dans les plaques amplificatrices solides. Une connaissance fine de l'échange de chaleur et donc de l'écoulement turbulent est nécessaire pour évaluer l'impact du refroidissement sur la qualité du faisceau laser. Dans un premier temps, une Simulation des Grandes Échelles est conduite en air et sans chauffage afin d'étudier le développement de l'écoulement turbulent. Le code de CFD utilisé est TrioCFD, un code développé par le CEA. À des fins de validation, la simulation est menée dans la configuration de l'installation expérimentale : une soufflerie à boucle fermée appelée TRANSAT. Deux plaques séparées de 0,05 m sont placées horizontalement dans l'écoulement d'air de façon à représenter les plaques amplificatrices. Des couches limites turbulentes se développent à partir du bord d'attaque des plaques. Numériquement, l'écoulement d'entrée est un écoulement homogène plan de vitesse constante 10 m/s. Les résultats de cette Simulation des Grandes Échelles sont présentés ici sous la forme de l'étude du développement des couches limites turbulentes créées par les plaques.
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Dates et versions

hal-02281382 , version 1 (09-09-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02281382 , version 1

Citer

Morgane Bellec, Ulrich Bieder, Nicolas Luchier, Jean-Paul Moro, Alain Girard, et al.. Simulation des Grandes Échelles d'un écoulement d'air turbulent pour le refroidissement d'amplificateurs de lasers. 24ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2019, Brest, France. ⟨hal-02281382⟩
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