Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de fournir les bases pour une analyse des situations de convection naturelle rencontrées le plus couramment. L’attention est attirée sur les aspects fondamentaux afin d’aider à la formulation d’un problème. Sont présentées d’une part des configurations de convection naturelle externe (le long d'une paroi ou en panache), ainsi que des cas de convection mixte, où convection naturelle et forcée sont associées. D'autre part, la convection naturelle interne est abordée par le traitement de ses trois grandes classes de problèmes : dans une conduite verticale, dans une couche horizontale, ou en cavité. Les cas présentés de convection naturelle présentés sont les plus fréquents, c’est-à-dire qu’ils possèdent des solutions analytiques accessibles ou des résultats de simulation numérique bien établis.
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This article aims to provide the basis for an analysis of the natural convection situations most frequently encountered. It centers on the fundamentals for problem solving. External natural convection configurations (along a wall or plume) are presented, as well as mixed-convection cases, in which natural and forced convection are associated. Internal natural convection is addressed by treating the three main classes of problems: in a vertical duct, in a horizontal layer or in a cavity. These are the most frequently occurring examples of natural convection inasmuch as they have attainable analytical solutions or well-established digital-simulation results.
Auteur(s)
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Guy LAURIAT : Professeur, laboratoire d'étude des transferts d'énergie et de matière (LETEM), université de Marne-La-Vallée
-
Dominique GOBIN : Directeur de recherche, laboratoire fluides, automatique et systèmes thermiques (FAST), CNRS, université Paris-6
INTRODUCTION
Dans le premier article [AF 4 080], l'attention a été portée sur l'établissement des équations fondamentales, en insistant sur les hypothèses sous-jacentes et les limitations qu'elles impliquent.
Dans cette seconde partie, les cas de convection naturelle les plus courants qui sont présentés, sont ceux pour lesquels des solutions analytiques sont accessibles ou des résultats de simulation numérique bien établis. D'une part, on présente des configurations de convection naturelle externe, le long d'une paroi ou en panache, ainsi que des exemples de convection mixte, où convection naturelle et forcée sont en compétition. D'autre part, trois grandes classes de problèmes de convection naturelle interne sont décrites : en canal ouvert, en couche horizontale et en cavité verticale.
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Présentation
Convection naturelle externe
En anglais
3. Conclusion
Cette présentation n'a pas d'autre prétention que de fournir les bases pour une analyse des situations de convection naturelle rencontrées dans les applications courantes. L'analyse complète d'un problème réel, le dimensionnement d'une installation ou l'optimisation d'un procédé où ces mécanismes convectifs interviennent parfois de façon déterminante nécessitent évidemment des connaissances spécifiques plus étendues. Il serait illusoire d'en dresser un catalogue complet. On a souhaité insister sur les aspects fondamentaux de cette question afin d'aider à la formulation d'un problème. Même dans ce cadre, un tel article ne peut aborder toutes les configurations de base et de nombreux domaines n'ont pas été abordés. C'est ainsi le cas pour :
-
la convection naturelle dans les fluides stratifiés ;
-
le couplage entre la convection naturelle et le rayonnement thermique ;
-
le rôle de la convection naturelle dans les processus de fusion et solidification ;
-
la convection naturelle avec évaporation ou condensation ;
-
la convection naturelle en milieu poreux.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GEBHART (B.), JALURIA (Y.), MAHAJAN (R.L.), SAMMAKIA (B.) - Buoyancy-Induced Flows and Transport. - Hemisphere Publ. New-York (1988).
-
(2) - BOUSSINESQ (J.) - Théorie analytique de la chaleur. - Gauthier-Villars, Paris (1903).
-
(3) - RAITHBY (G.D.), HOLLANDS (K.G.T.) - Natural convection. - Wiley Intescience. Chap. 4 of Handbook of Heat Transfer, pages 1-99.
-
(4) - BIRD (R.B.), STEWART (W.E.), LIGHFOOT (E.N.) - Transport Phenomena. - (2e édition) Wiley (2002).
-
(5) - BOUSSINESQ (J.) - Théorie de l’écoulement tourbillonnant. - Mem. Pre. par. div. Sav., XXIII, Paris (1877).
-
(6) - LAUNDER (B.E.), SPALDING (D.B.) - Mathematical models of turbulence. - Academic Press, Londres (1972).
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