Influence des Conditions d’Entrée Variables sur le Transfert de Chaleur non-Stationnaire dans une Conduite Cylindrique

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2023-12-28

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Cette étude numérique concerne la théorie du transport de chaleur laminaire non - stationnaire dans une conduite cylindrique soumise à des conditions thermiques d’entrée périodiques. Le régime transitoire est provoqué par une condition de flux ou par une condition de température d’entrée de type harmonique. Le profil de vitesse est supposé parabolique et indépendant du temps. Les propriétés thermodynamiques du fluide et de la paroi sont constantes, la résistance thermique de la paroi est négligeable et le couplage paroi - fluide est réalisé à l’aide d’un bilan d’énergie incluant le taux d’énergie transférée par conduction par le fluide et le terme d’énergie interne de la paroi. On étudie les différents termes du bilan énergétique du système dans le cas d’une perturbation de type échelon de flux. Nous avons constaté que le régime transitoire est en partie conditionné par le terme d’énergie interne du fluide. Dans le cas d’une condition de flux de type harmonique, nous avons étudié la fonction de transfert du fluide en fonction du nombre de Reynolds. Pour une température d’entrée périodique, nous avons étudié l’influence du paramètre b* (taux de l’énergie stockée dans la paroi au flux transféré par conduction à travers la veine fluide de la paroi au fluide et inversement) et des pertes convectives sur l’évolution spatio-temporelle de la température de la paroi, de la température moyenne du fluide et du nombre de Nusselt local. L’étude numérique présentée nous a permis de conclure que pour les valeurs élevées de b* et de Nue (nombre de Nusselt extérieur), le nombre de Nusselt local obtenu est en bon accord avec le nombre de Nusselt local et stationnaire correspondant à une paroi à température constante et uniforme. Un tel modèle est valable dans une large gamme des valeurs de b* et Nue.

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eng

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