03Avr

Nicolas Cellier a soutenu sa thèse le 12 avril 2018. Sa thèse a pour titre « Optimisation d’échangeurs de chaleur à films ruisselants ».

Abstract

On considère le transfert de chaleur au travers d’un film liquide de faible épaisseur s’écoulant par gravité le long d’un plan incliné, l’objectif étant de comprendre les mécanismes d’intensification des transferts par l’hydrodynamique du film et d’optimiser la géométrie d’un échangeur.

Un modèle simplifié fondé sur une méthode intégrale aux résidus pondérés appliquée aux équations de Navier-Stokes et de Fourier a été développé. Un outil de résolution de système d’équations aux dérivées partielles utilisant la méthode des lignes a été écrit. Celui-ci utilise les différences finies pour discrétiser les dérivées spatiales et un schéma Runge Kutta implicite d’ordre élevé couplé à un contrôleur de pas de temps afin de garantir une résolution stable et performante des modèles.

Ce modèle simplifié nous a permis de mettre en avant les liens entre l’hydrodynamique (et en particulier la recirculation ayant lieu au sein de la crête des ondes propagatives) et l’intensification des phénomènes de transferts, lien confirmé par résolution des équations primitives du problème.
En effet, une étude paramétrique de l’intensification des transferts sur un élément représentatif d’une plaque d’échangeur par une excitation monochromatique en entrée d’écoulement a été menée. Elle montre le lien entre la présence de recirculation au sein des ondes propagatives et accroissement des transferts.

Le modèle a été étendu afin de prendre en compte un fond à géométrie variable. Des travaux préliminaires sur l’effet d’un fond ondulé sur les transferts indiquent qu’une faible inclinaison soit nécessaire pour qu’un effet notable soit observé.

Composition du jury

Christian RUYER-QUIL Directeur de these Université de Savoie Mont-Blanc  
Catherine COLIN Examinateur Toulouse INP – ENSEEIHT  
Georg DIETZE Examinateur CNRS  
François GALLAIRE Rapporteur École Polytechnique Fédérale de Lausanne  
Michel GRADECK Rapporteur Université de Lorraine  
Philippe BANDELIER Co-directeur de these CEA/DRT/LITEN/L2ST  
Nadia CANEY Co-directeur de these Université Grenoble Alpes  
Benoit STUTZ Examinateur Université Savoie Mont-Blanc