Master Recherche R&DM Proposition de stage ____________ Intitulé : TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONVECTION NATURELLE EN ESPACES CONFINÉS : CARACTERISATION DE LA TURBULENCE ET COUPLAGE AVEC LE RAYONNEMENT. Encadrement : Denis, Lemonnier, Directeur de Recherches CNRS 05 49 45 81 16 [email protected] Didier, Saury, Maître de Conférences à l’IUT Poitiers 05 49 45 81 25 [email protected] Lieu de stage : PPRIME – ENSMA La politique actuelle de réduction des dépenses énergétiques, entraine la nécessité de maitriser les processus intervenant sur les systèmes et notamment de gérer au mieux les pertes des systèmes considérés qui sont généralement dégradées sous forme de chaleur. Ce contrôle peut se faire de manière active (qui consommera de l’énergie et fera baisser le rendement global du système), mais la plupart du temps une solution passive est recherchée pour des raisons énergétiques mais aussi pour des raisons de maintenance et de durée de vie. Dans ce cadre la convection naturelle (souvent turbulente) couplée au rayonnement apporte des solutions innovantes. En effet, dans le contrôle thermique et de la qualité des ambiances, la présence de gaz absorbants mélangés à l’air peut notablement modifier les prédictions sur lesquelles se fondent la plupart des études de dimensionnement. Ces gaz, qui participent au rayonnement infrarouge, agissent comme des sources ou des puits de chaleur au sein de l’écoulement et influent fortement sur la thermique et la dynamique du fluide, surtout en convection naturelle turbulente. Dans ce domaine, la maitrise des transferts de chaleur et de masse nécessite une parfaite connaissance des mouvements convectifs à grands nombres de Rayleigh (Ra ≈ 1011). L’étude proposée porte sur l’acquisition de données expérimentales instationnaires (V, T…) basées sur une métrologie fine et adaptée (LDV, PIV, microthermocouples, microfluxmètres…). Celle-ci permet de remonter à des quantités locales moyennes, fluctuantes (u’, T’…), aux moments croisés (u’T’…), aux corrélations spatio-temporelles et à l’analyse spectrale. Ces données servent à caractériser le transport, la diffusion, la production et la dissipation d’énergie aux différentes échelles de la turbulence. Par ailleurs, la convection naturelle dans des enceintes de la taille d'un habitacle (dimensions de l’ordre de plusieurs mètres : cabine d'avion, par exemple) ne peut pas être correctement décrite en négligeant les effets radiatifs liés à la présence de vapeur d’eau dans l’air ambiant (à 50% d’humidité, par exemple). Ce fait, maintenant bien établi, rend nécessaire la recherche de solutions optimisées pour le couplage convectionrayonnement avec les simulations CFD en LES ou DNS. L'objectif est de parvenir à des solutions passives optimales de climatisation et de chauffage en minimisant les apports énergétiques. Le stagiaire devra notamment mener une vaste campagne expérimentale sur une maquette unique en France en bénéficiant des techniques de métrologie les plus modernes. Ce travail pourra éventuellement se prolonger par une thèse s’inscrivant dans la continuité du sujet.