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Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Analyse de l'écoulement à l'aval d'un générateur de tourbillons longitudinaux par simulations LES

Rémi Gautier
Souria Hamidouche
Serge Russeil

Résumé

Du fait des enjeux actuels quant aux économies d'énergie et aux problématiques environnementales, l'intensification du transfert de masse et de chaleur est d'une importance majeure pour accroître l'efficacité des systèmes énergétiques et des procédés industriels. Les générateurs de tourbillons longitudinaux sont des techniques passives efficaces permettant cette intensification tout en limitant l'augmentation des pertes de charge [1-3]. Les procédés industriels opèrent généralement sous différents régimes d'écoulement en allant du laminaire au tubulent. Ainsi, la compréhension de cette transition constitue un enjeu fondamental pour l'amélioration de leurs performances. La présente étude vise à caractériser un écoulement d'air traversant un canal équipé d'un générateur de tourbillons constitué d'une paire d'ailettes en forme de Delta. Cette caractérisation est réalisée à l'aide des mesures instantanées de vitesses locales, obtenues par la technique d'Anémométrie Laser à effet Doppler (LDA), et des simulations numériques de type Large Eddy Simulations (LES) réalisées sous le prologiciel Star-CCM+. À partir des mesures de vitesse, une étude spectrale à haute fréquence est réalisée et à l'aide des simulations numériques, les topologies de l'écoulement 3D sont observées. La formation des instabilités et des instationarités dues à l'effet du promoteur de tourbillons sont detectées pour différents régimes d'écoulement. Les mesures fines de l'écoulement et une analyse spectrale (PSD) à hautre résolution fréquentielle permettent de mettre en évidence la transition entre le régime laminaire et turbulent. La dissipation des structures secondaires formées par le VG est illustrée par une analyse de la topologie de l'écoulement issue des simulation LES et les spectres de l'énregie cinétique turbulente issus des mesures LDA. Les résultats obtenus montrent que la présence du VG a un effet notable sur les structures de l'écoulement et sur les mécanismes de transfert thermique convectif associés. [1] S. Hamidouche, J. V. Simo Tala and S. Russeil, Analysis of flow characteristics downstream delta-winglet vortex generator using stereoscopic particle image velocimetry for laminar, transitional, and turbulent channel flow regimes , Physics of Fluids, 32, 054105 (1-19), 2020. [2] M. Fiebig, Vortices, generators and heat transfer , Chemical Engineering Research and Design, 76, 108-123, 1998. [3] M. Henze, J. V. Wolfersdorf, B. Weigand, C. F. Dietz, S. O. Neumann, Flow and heat transfer characteristics behind vortex generators – A benchmark dataset , International Journal of Heat and Fluid Flow, 32, 318-328, 2011.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04199103 , version 1 (07-09-2023)

Identifiants

Citer

Rémi Gautier, Eliane Younes, Souria Hamidouche, Serge Russeil. Analyse de l'écoulement à l'aval d'un générateur de tourbillons longitudinaux par simulations LES. 31e Congrès Français de Thermique, May 2023, Reims, France. ⟨10.25855/SFT2023-073⟩. ⟨hal-04199103⟩
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