Optimisation des Échangeurs Compacts à Ailettes : Etude Numérique et Expérimentale
Optimisation des Échangeurs Compacts à Ailettes : Etude Numérique et Expérimentale
Résumé
Abstract :
This work concerns plate fins compact heat exchangers. These compact devices (C > 700 m2/m3) reduce bulk and weight due to large surfaces for heat transfer. These exchangers, widely used in automotive systems, cryogenics and aeronautics, are currently studied with empirical correlations. So, this limits the evolution of fins in compact heat exchangers. We propose a numerical methodology for designing and enhancing Offset Strip Fin (OSF) geometries. Numerical models and methods have been validated to correctly predict thermohydraulics in Offset Strip Fin heat exchangers. We have validated simulations with data from the literature but also with two experimental devices made for this thesis. Local and global temperature and velocity measurements have been realised in geometries near Offset Strip Fins. Hot wire and cold wire anemometry and Laser Doppler Anemometry (LDA) have been used to obtained validation data. Finally, the validated numerical simulations have been used to enhance geometries of fins and to give innovating geometries.
Résumé :
Le domaine concerné est celui des échangeurs de chaleur compacts à plaques et ailettes. Ces appareils de grande compacité (C > 700 m2/m3) permettent de limiter l’encombrement et le poids tout en conservant des surfaces d’échange importantes. Ces échangeurs, largement utilisés dans l’automobile, la cryogénie et dans l’aéronautique, sont actuellement dimensionnés à partir de corrélations établies empiriquement. Ceci est un frein à l’optimisation des géométries d’ailettes des échangeurs. Cette étude, consacrée aux ailettes à pas décalé (Offset Strip Fin), propose une méthodologie numérique pour le dimensionnement et l’optimisation des géométries. Ainsi, les schémas, modèles et méthodes numériques pour simuler convenablement la thermohydraulique au sein des ailettes à pas décalé ont été validés au cours de ce travail. Les validations sont réalisées à partir de nombreuses données de la littérature mais surtout grâce à des dispositifs expérimentaux mis en place dans le cadre de cette thèse. Des mesures locales et globales de vitesse et température ont été alors effectuées dans des géométries équivalentes à des ailettes à pas décalé. Les techniques d’anémométrie fil chaud/fil froid et d’anémométrie Laser Doppler (LDA) ont été utilisées afin d’obtenir des points de validation. L’outil numérique validé a ensuite servi à optimiser les géométries d’ailettes OSF et à proposer des géométries innovantes.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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