Mixed thermal convection: fundamental issues and analysis of the planar case

This paper aims to renew interest on mixed thermal convection research and to emphasize three issues that arise from the present analysis: 1) a clear definition of the reference temperature in the Boussinesq approximation; 2) a practical delimitation of the three convective modes, which are the forced convection (FC), mixed convection (MC) and natural (or free) convection (NC); 3) and, finally, a uniform description of the set FC/MC/NC in the similarity framework. The planar case, for which analytical solutions are available, allows a detailed illustration of the answers here advanced to the above issues.Indisponível

Hybrid formulation and solution for transient conjugated conduction–external convection

This work presents a hybrid numerical–analytical solution for transient laminar forced convection over flat plates of non-negligible thickness, subjected to arbitrary time variations of applied wall heat flux at the fluid–solid interface. This conjugated conduction–convection problem is first reformulated through the employment of the coupled integral equations approach (CIEA) to simplify the heat conduction problem on the plate by averaging the related energy equation in the transversal direction. As a result, an improved lumped partial differential formulation for the transversally averaged wall temperature is obtained, while a third kind boundary condition is achieved for the fluid from the heat balance at the solid–fluid interface. From the available steady velocity distributions, a hybrid numerical–analytical solution based on the generalized integral transform technique (GITT), under its partial transformation mode, is then proposed, combined with the method of lines implemented in the Mathematica 5.2 routine NDSolve. The interface heat flux partitions and heat transfer coefficients are readily determined from the wall temperature distributions, as well as the temperature values at any desired point within the fluid. A few test cases for different materials and wall thicknesses are defined to allow for a physical interpretation of the wall participation effect in contrast with the simplified model without conjugation.Indisponível

Observation, informations et entropies. Valeur informationnelle de la mesure en physique statistique

International audienceLa présente étude vise à établir une expression physiquement satisfaisante de l’entropie pour une distribution statistique continue, ce qui implique la prise en compte des paramètres caractéristiques d’un procédé d’observation, formalisés de façon convenable. Dans ce but, on définit d’abord trois classes de situations expérimentales de référence, correspondant aux trois propriétés classiques de sensibilité, fidélité et précision pour les appareils de mesure ; puis, dans le cas général où se superposent les trois situations de référence, on détermine l’information associée à l’observation d’un événement. L’analyse du processus de mesure conduit alors à définit l’entropie S(A,P) d’une variables aléatoire A, relativement à un procédé d’observation P. On étudie quelques propriétés de la fonction S(A,P) et on examine un certain nombre de cas particuliers. Les expressions de l’entropie proposées antérieurement pas Boltzmann, Gibbs, Shannon, Kolmogorov et Renyi se présentent comme des limites de l’entropie S(A,P) et leur signification physique se trouve précisée

TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONVECTION NATURELLE EN REGIME VARIABLE

REIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF

Couplage thermique convection - conduction en régime non stationnaire

Nous avons présenté un modèle physico-mathématique robuste pour décrire le mécanisme de transfert de chaleur par convection forcée en régime variable pour un écoulement de couche limite laminaire sur une plaque plane. Notre contribuons à l étude de la cinétique du transfert thermique couplé convection - conduction, autant théorique que expérimentale pour mieux approcher le coefficient convectif h. La modélisation numérique du problème de couplage convection - conduction en régime instationnaire, échelon de flux de chaleur sur la face arrière de la plaque, est réalisée par la méthode des volumes finis. Les résultats numériques sont vérifiés par la modélisation avec FLUENT, ainsi que expérimentalement par la méthode photothermique impulsionelle (infrarouge). Une partie expérimentale de toute nouveauté porte sur la mesure de la vitesse dans la couche limite dynamique sur une plaque verticale avec un écoulement laminaire uniforme développé, à l aide d'un capteur anémométrique à fil chaud. Nous avons créé une sonde anémométrique à fil chaud dans une nouvelle configuration de mesure en courant alternatif et détection synchrone (pont Wheatstone). En régime permanent, les données expérimentales vérifient les résultats numériques avec une erreur moyenne de 3%, ce qui valide le modèle théorique développeThis study presents a robust physical and mathematical model to describe the heat transfer mechanism in transient forced convection for a laminar boundary layer upon flate plate. Our contribution to this study was to accurately approximate the exact value of the convective coefficient in heat transfer kinetically considering the conductive-convective coupling, from a theoretical and experimental point of view. Numerical modelling of the convective-conductive coupling problem in transient regime is rendered using the numerical method of finite volumes. The doublechecking of the resulting numerical values was done by comparing with the numerical results obtained by means of FLUENT. We also compared our numericals results with experimental results using the impulsed photo-thermal method (infrared). One experimental part of great novelty was added to the original plan of the present thesis. It refers to the velocity measurement by a hot wire anemometer in a dynamic boundary layer over a vertical flat plate in the laminar flow uniformly developed. We ourselves created a hot wire anemometer into a new measurement configuration using alternative current and synchronous detection (Wheatstone). In a steady state, our results verified experimental data with 3% errors which validates our theoretical model designed to calculate velocities.REIMS-BU Sciences (514542101) / SudocSudocFranceF

Observation, informations et entropies. Valeur informationnelle de la mesure en physique statistique

International audienceLa présente étude vise à établir une expression physiquement satisfaisante de l’entropie pour une distribution statistique continue, ce qui implique la prise en compte des paramètres caractéristiques d’un procédé d’observation, formalisés de façon convenable. Dans ce but, on définit d’abord trois classes de situations expérimentales de référence, correspondant aux trois propriétés classiques de sensibilité, fidélité et précision pour les appareils de mesure ; puis, dans le cas général où se superposent les trois situations de référence, on détermine l’information associée à l’observation d’un événement. L’analyse du processus de mesure conduit alors à définit l’entropie S(A,P) d’une variables aléatoire A, relativement à un procédé d’observation P. On étudie quelques propriétés de la fonction S(A,P) et on examine un certain nombre de cas particuliers. Les expressions de l’entropie proposées antérieurement pas Boltzmann, Gibbs, Shannon, Kolmogorov et Renyi se présentent comme des limites de l’entropie S(A,P) et leur signification physique se trouve précisée

Étude de l’efficacité d’un échangeur en régime variable

International audienceA method is proposed to determine the thermal effectiveness of heat exchangers in situ, when one of the fluids is submitted to any kind of flow rate variations. It leads to the definition of the average effectiveness in unsteady state, which forms an extension of the classical effectiveness (NTU method) used in steady state. It requires an unsophisticated equipment of measurement and should lead to an easy and continuous control of the fouling of heat exchangers.On propose une étude visant à caractériser les performances d’un échanger lorsque l’un des fluides subit des variations quelconques de débit d’entrée. Elle conduit à la définition de l’efficacité moyenne en régime variable, qui constitue une extension de l’efficacité classique (méthode NUT) utilisée en régime permanent. Elle autorise enfin un contrôle en continu des performances d’un échangeur quelles que soient les conditions de fonctionnement