Abstract:
Le processus de mélange est un aspect fondamental de la mécanique des fluides qui implique le transfert de chaleur ou de masse entre différents composants ou phases. Ce processus est particulièrement important dans la conception des avions et des véhicules, où il régit le niveau de bruit généré par les moteurs à réaction. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser le processus de mélange pour améliorer la qualité du chauffage et de la climatisation résidentiels.
Dans notre travail, nous considérons trois configurations différentes, toutes constituées de quatre jets tourbillonnants périphériques équidistants. Le jet central est la seule variable, la configuration 1 ayant un jet central tourbillonnant, la configuration 2 un jet central circulaire et la configuration 3 un jet central lobé.
Pour étudier les profils de vitesse et de température des différentes configurations, nous utilisons des méthodes expérimentales et numériques. Pour les mesures expérimentales, nous utilisons un thermo-anémomètre multifonction pour mesurer la température et la vitesse de l'écoulement. Nos résultats indiquent que la configuration 3 présente les caractéristiques dynamiques et de température les plus étendues radialement avec une meilleure homogénéité, ce qui est dû à la distribution de l'énergie sur le plan radial.
En utilisant des modèles de turbulence basés sur RANS, nous confirmons les prédictions numériques des champs dynamiques et thermiques des trois modèles. La réduction axiale de la vitesse et de la température prévue par le modèle k-ω SST dans toute la région étudiée démontre sa capacité à gérer l'interaction entre les jets tourbillonnants et lobés.
Nos résultats soulignent l'importance de la forme géométrique du jet central pour obtenir une meilleure homogénéisation. La forme du jet central permet une réduction rapide de la vitesse axiale, ce qui entraîne une diffusion latérale accrue et une meilleure homogénéisation thermique et dynamique du diffuseur d'air. Cette étude fournit des informations détaillées sur la structure de l'écoulement qui en résulte, Cela nous permettra de mieux comprendre la physique de l'interaction des jets et de valider les modèles de turbulence.
