Numerical investigation of the effect of motion trajectory on the vortex shedding process behind a flapping airfoil

The effect of non-sinusoidal trajectory on the propulsive performances and the vortex shedding process behind a flapping airfoil is investigated in this study. A movement of a rigid NACA 0012 airfoil undergoing a combined heaving and pitching motions at low Reynolds number (11 000) is considered. An elliptic function with an adjustable parameter S (flatness coefficient) is used to realize various non-sinusoidal trajectories. The two-dimensional unsteady and incompressible Navier-Stokes equation governing the flow over the flapping airfoil is resolved using the commercial so ware STAR CCM+. It is shown that the combination of sinusoidal and non-sinusoidal mapping motion has a great effect on the propulsive performances of the flapping airfoil. The maximum propulsive efficiency is always achievable with sinusoidal trajectories. However, non-sinusoidal trajectories are found to considerably improve the propulsive force up to 52% larger than its natural value. Flow visualization shows that the vortex shedding process and the wake structure are substantially altered under the non-sinusoidal trajectory effect. Depending on the nature of the flapping trajectory, several modes of vortex shedding are identified and presented in this paper

Energy extraction performance improvement of a flapping foil by the use of combined foil

In this study, numerical investigations on the energy extraction performance of a flapping foil device are carried out by using a modified foil shape. The new foil shape is designed by combining the thick leading edge of NACA0012 foil and the thin trailing edge of NACA0006 foil. The numerical simulations are based on the solution of the unsteady and incompressible Navier-Stokes equations that govern the fluid flow around the flapping foil. These equations are resolved in a two-dimensional domain with a dynamic mesh technique using the CFD software ANSYS Fluent 16. A User Define Function (UDF) controls the imposed sinusoidal heaving and pitching motions. First, for a validation study, numerical simulations are performed for a NACA0012 foil undergoing imposed heaving and pitching motions at a low Reynolds number. The obtained results are in good agreement with numerical and experimental data available in the literature. Thereafter, the computations are applied for the new foil shape. The influences of the connecting area location between the leading and trailing segments, the Strouhal number and the effective angle of attack on the energy extraction performance are investigated at low Reynolds number (Re = 10 000). Then, the new foil shape performance was compared to those of both NACA0006 and NACA0012 baseline foils. The results have shown that the proposed foil shape achieves higher performance compared to the baseline NACA foils. Moreover, the energy extraction efficiency was improved by 30.60% compared to NACA0006 and by 17.32% compared to NACA0012. The analysis of the flow field around the flapping foils indicates a change of the vortex structure and the pressure distribution near the trailing edge of the combined foil compared to the baseline foils

Polymorphism rs3087243 is associated with the occurrence of ankylosing spondylitis in the West Algerian population

Background: Numerous studies have shown that polymorphism rs231775 of the CTLA4 gene is strongly implicated in the development of ankylosing spondylitis (AS). Other polymorphisms of this gene are candidates that may have an additional effect in susceptibility to AS. For the first time, we searched for the association of rs3087243 polymorphism located in the 3'UTR region of the CTLA4 gene with the development of SA in the Algerian population. Methods: The study involved 200 subjects (80 AS patients recruited at the rheumatology service and 120 healthy individuals unrelated). Genotyping was performed by real-time PCR (Taqman®). Analysis of the results was carried out by IBM.SPSS.Statictis® software. Results: The distribution of allele frequencies showed a significant association between the GG genotype of the polymorphism rs3087243 and AS risk (OR= 1.77 [0.98-3.21], p=0.004). Conclusion: Our data would suggest that the 3'UTR region of the CTLA4 gene could have an impact on the development of SA in the West Algerian population. These results need to be confirmed on a larger sample

Convection naturelle dans une cavité confinée: une modélisation 2D ½

Le sujet de thèse porte sur les effets de la convection naturelle et forcée sur le changement de phase solide-liquide. Un intérêt est porté aux métaux purs et aux alliages métalliques. Ce travail s'effectue dans le cadre d'une cotutelle internationale de thèse entre l'Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) d'Alger et l'Institut National des Sciences Appliquées Lyon (INSA Lyon). A Lyon, le Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique, et à Alger, le Laboratoire de Thermodynamique et Systèmes Énergétiques (LTSE), accueillent le doctorant en alternance. Le salaire du doctorant est financé par à une bourse ministérielle algérienne, et ses séjours en France par une bourse d'excellence cofinancée par les gouvernements français et algérien dans le cadre du programme ?Profas B+'. Ces travaux sont codirigés par le Pr. V. Botton, et le Dr. S.Millet, pour l'Université de Lyon et par le Pr. A. Benzaoui, et le Dr R .Boussaa pour l'USTHB d'Alger. Cette collaboration permet d'assoir les projets de coopération entre les équipes de recherche des deux laboratoires partenaires, par ailleurs soutenus par un projet PHC Maghreb (Algérie, France, Maroc et Tunisie). Le but de l'étude est de réaliser un modèle numérique efficace d'une expérience de solidification dirigée dans une géométrie élancée. L'objectif est de permettre une résolution à la fois précise et rapide de sorte qu'une étude paramétrique soit possible, par exemple dans le cadre de méthodes d'optimisation. Dans notre cas, nous considérons le montage expérimental ?AFRODITE' mis en ?uvre au laboratoire EPM-SIMaP (à Grenoble) [1]. Le creuset est une cavité parallélépipédique de 10 cm de longueur, 6 cm de hauteur et d'une épaisseur de 1 cm. Le gradient de température imposé est horizontal et la direction de solidification est suivant la longueur. Il a été précédemment constaté que les modèles numériques purement 2D (considérant une cavité 10 cm * 6cm) peinaient à reproduire la réalité physique du processus de solidification notamment l'avancée et la forme de l'interface solide/liquide tout en prédisaient des niveaux de convection et d'instationnarité trop élevés. Nous attribuons cela au confinement latéral (faible valeur de l'épaisseur) par les deux grandes parois verticales le délimitant : l'écoulement de la phase liquide est fortement ralenti par l'adhérence à celles-ci. Les modèles 3D pallient ce manque, mais restent coûteux en temps et/ou en moyens de calcul [2]. Un modèle 2D modifié dit 2D ½ a été proposé [3]. Celui-ci est basé sur une approche intégrale suivant la direction transverse (celle de la petite dimension). Il est obtenu en supposant une température invariante sur cette direction, ce qui est vraisemblable pour les métaux liquides, à faible nombre de Prandtl, et en choisissant une forme de profil transverse de vitesse présentant un c?ur uniforme et deux couches limites près des parois. Ce modèle présente à la fois l'avantage de prendre en compte au premier ordre la dissipation de l'énergie mécanique due aux parois latérales et dans une formalisation mathématique 2D. Deux modèles 2D ½ sont repris. On compare les résultats obtenus par les différents modèles 2D, 2D ½ et 3D. On montre que pour les faibles nombres de Prandtl, et ce pour différents nombres de Grashof, le modèle 2D ½, avec un choix adéquat du type de profil transverse de vitesse considérée, peut se substituer au modèle 3D. [1] Hachani et al., International Journal of Heat and Mass Transfer, 85,438-454, (2015). [2] Boussaa et al., International Journal of Heat and Mass Transfer, 100, 680-690 (2016). [3] Botton et al., International Journal of Thermal Sciences, 71, 53-60 (2013)

Refrigerants and their Environmental Impact Substitution of Hydro Chlorofluorocarbon HCFC and HFC Hydro Fluorocarbon. Search for an Adequate Refrigerant

AbstractGlobally, the production of cold housing is seen as a major energy challenge of this new century. The economic development of developing countries, submitted their majority in hot climates, will lead to a growing demand chilling requirements. Yet currently, the production of cold solutions is mainly based on refrigeration systems major consumers of electrical energy.It is then necessary to prepare socio-economically acceptable solutions tailored to meet those needs without compromising future international commitments on the protection of the environment, particularly for reducing greenhouse gas emissions and better protection of the ozone layer by use of refrigerants neutral. For some years now, because of their impact on the environment, the use of halogenated refrigerants has been progressively subject to quotas. In this context, the use of “natural” refrigerants becomes a possible solution. We introduce in this work the merit of redeploying these natural refrigerants as an alternative solution to replace halogenated refrigerants. The solution to the environmental impacts of refrigerant gases would therefore pass by a gas which contains no chlorine no fluorine and does not reject any CO2 emissions in the atmosphere, in brief a green gas! The aim of our project is to contribute to the protection of our environment. Our motive being to produce cold for freezing foodstuffs and seeds, safeguarding pharmaceuticals and cooling of premises: temperature conditions, air qualities controlling and producing. This work is also concerned by a contribution to the reduction of greenhouse gases and by the replacement of the polluting cooling fluids (HCFC). It is essentially the refrigeration at low temperatures, lower than (-20°C), using the solar thermal energy, in order to improve the quality of life for many people especially in arid and semi arid regions in our country

Transfert de chaleur et de masse dans une salle d'opérations conditionnée, comparaison entre deux modes de soufflage

International audienceTous les espaces habités nécessitent des études particulières pour les besoins en air conditionné, la maîtrise de la température, de l'humidité, de la pression et de la propreté de l'atmosphère. Ce qui permettrait une vie agréable pour les êtres vivants dans ces espaces ainsi qu'une bonne tenue pour le matériel électronique et autres qui y seraient déposés. La conservation des aliments (fruits, légumes, viandes, poulets, poissons,...), nécessite aussi un espace où l'atmosphère est bien contrôlée et une température basse en général. Mais les salles blanches et les salles d'opérations nécessitent des études spécifiques car la température, l'humidité, la pression et le niveau de contamination, sont dans des limites bien précises fixées par les normes, car le moindre déséquilibre peut engendrer des problèmes de santé. Notre objectif est de prévoir des conditions optimales (distribution de la température, de l'humidité et le mode d'écoulement d'air), pour la salle d'opérations ciblée. Ainsi dans ce travail, deux modes de diffusion de l'air ont été étudiés : diffusion verticale (à partir du plafond) et horizontale (à partir d'un mur). Une comparaison de la distribution d'air, de l'humidité, et de la température, est faite en fonction du mode de soufflage

Thermal behavior of latent thermal energy storage unit using two phase change materials: Effects of HTF inlet temperature

This work presents a numerical study of the thermal behavior of shell-and-tube latent thermal energy storage (LTES) unit using two phase change materials (PCMs). The heat transfer fluid (HTF) flow through the inner tube and transfer the heat to PCMs. First, a mathematical model is developed based on the enthalpy formulation and solved through the governing equations. Second, the effects of HTF inlet temperature on the unsteady temperature evolution of PCMs, the total energy stored evolution as well as the total melting time is studied. Numerical results show that for all HTF inlet temperature, melting rate of PCM1 is the fastest and that of PCM2 is the slowest; increasing the HTF inlet temperature considerably increases the temperature evolution of PCMs. The maximum energy stored is observed in PCM2 with high melting temperature and high specific heat; heat storage capacity is large for high HTF inlet temperature. When the HTF inlet temperature increases from 338 K to 353 K, decreasing degree of melting time of PCM2 is the biggest from 1870 s to 490 s, which reduces about 73.8%; decreasing degree of melting time of PCM1 is the smallest from 530 s to 270 s, which reduces about 49.1%

Heat and mass transfer modeling in a solar distiller

Abstract The experimental study on a solar distiller was carried out in our laboratory. The experimental distiller includes two condensing surfaces. The first one is a glass cooled by a free air, the second surface is, made of aluminum and cooled by water. The other walls are thermally isolated. The obtained results allowed us to identify the humid air flow regime inside the distiller, to evaluate the mean heat and mass exchange coefficients, and write some correlations for the Sherwood and Nusselt Numbers. A theoretical model is established to simulate the distiller. It is written on the basis of the global balance equations. A stagnant zone in the distiller was observed and inserted into the model. All the obtained numerical results are in good agreement with those of the experimental ones. In the range of low temperatures, the proposed model can be used in many modeling applications such as small units of solar distillation, solar dryers, agricultural greenhouses and others

Characterization of Pressure Drops and Heat Transfer of Non-Newtonian Power-Law Fluid Flow Flowing in Chaotic Geometry

International audienc