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Comparaison des résultats numériques et des résultats expérimentaux

tion naturelle

1.3.5 Comparaison des résultats numériques et des résultats expérimentaux

Des travaux numériques récents se sont attachés à la comparaison des champs de vitesses numériques avec des résultats expérimentaux. AinsiPopa et al. (2012) ont comparé leurs ré-sultats numériques avec l’étude d’Ospir et al. (2012). A l’interface basse du canal, la pression motrice est égale à pm(x) = ρv2(x)

2 +pextpar application de la relation de Bernoulli entre un point au repos dans le milieu extérieur et un point à l’interface basse du canal. A l’interface haute, la pression motrice est considérée uniforme et égale à pm = pextcar il est supposé que le fluide sort sous la forme d’un jet en atmosphère libre. La comparaison des résultats montre que malgré le fait que la longueur totale de la recirculation soit du même ordre de grandeur, sa structure en forme de 8 n’est pas retrouvée numériquement. Les résultats numériques donnent une unique zone de recirculation là où l’étude expérimentale permet d’observer deux cellules co-rotatives. De plus et contrairement aux observations expérimentales la lon-gueur de pénétration de cette zone de recirculation augmente avec le nombre de Rayleigh.

Dans le travail mené par Zoubir et al. (2012), les conditions limites aux interfaces haute et basse du canal sont les mêmes que celles retenues parPopa et al. (2012). La pression en entrée est déterminée par la loi de Bernoulli et la pression en sortie est considérée uniforme. La comparaison des résultats numériques avec les résultats expérimentaux deDaverat et al. (2013) montre un désaccord important sur la dynamique et la thermique de l’écoulement

pour des nombres de Rayleigh élevés.

A notre connaissance, il n’existe pas de solution de référence expérimentale ou numérique pour l’écoulement de convection naturelle dans un canal vertical asymétriquement chauffée à flux constant. Par exemple, les différentes observations expérimentales mettent en évidence des écoulements de retour mais les échelles d’espace et de temps associées ne sont pas iden-tifiées et semblent dépendantes de l’expérience. De plus, la comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux montre des désaccords pouvant être importants et ce notam-ment sur la dynamique de l’écoulenotam-ment. Ces différences ne sont aujourd’hui pas encore bien expliquées et il existe toujours un manque quant à la modélisation des interfaces entre le ca-nal et son environnement. Nous voyons donc que la modélisation numérique des écoulements ouverts de convection naturelle reste un sujet de recherche ouvert.

Bibliographie

A. Auletta, O. Manca, B. Morrone, et V. Naso. Heat Transfer Enhancement by the Chimney Effect in a Vertical Isoflux Channel. International Journal of Heat and Mass Transfer, 44 :4345– 4357, 2000.

W. Aung. Fully Developed Laminar Free Convection Between Vertical Plates Heated Asym-metrically. International Journal Heat Mass Transfer, 15 :1577–1580, 1972.

W. Aung, L.S. Fletcher, et V. Sernas. Developping Laminar Free Convection Between Vertical Flat Plates with Asymmetric Heating. International Journal Heat Mass Transfer, 15 :2293–2308, 1972.

H.B. Awbi. Air Movement in Naturally-ventilated Buildings. Proceedings of the World Renewable Energy Congress, Denver, pages 241–247, 1996.

L.F. Azevedo et E.M. Sparrow. Natural Convection in a Vertical Channel Vented to the Ambient Through an Aperture in the Channel Wall. International Journal of Heat and Mass Transfer, 29:819–830, 1986.

H.M. Badr, M. A. Habib, S. Anwar, R. Ben-Mansour, et S.A.M. Said. Turbulent Natural Convec-tion in Vertical Parallel-plate Channels. Heat and Mass Transfer, 43 :73–84, 2006.

A. Bejan. Convection Heat Transfer, second edition. John Wiley and Sons Inc, 1994.

J.R. Bodia et J.F. Osterle. The Development of Free Convection Between Heated Vertical Plates. Journal of Heat Transfer, pages 40–44, 1962.

J. Boussinesq. Théorie analytique de la chaleur mise en harmonie avec la thermodynamique et avec la théorie mécanique de la lumière. Gauthier-Villars, 1 et 2, 1903.

S.A.M Burek et A. Habeb. Air Flow and Thermal Efficiency Characteristics in Solar Chimneys and Trombe Walls. Energy and Buildings, 39 :128–135, 2007.

J. Cipriano, G. Houzeaux, D. Chemisana, et C. Lodi. Numerical Analysis of the Most Appro-priate Heat Transfer Correlations for Free Convection Ventilated Double Skin Photovoltaic Facades. Applied Thermal Engineering, 57 :57–68, 2013.

C. Daverat, H. Pabiou, C. Ménézo, H. Bouia, et S. Xin. Experimental Investigation of Turbulent Natural Convection in a Vertical Water Channel With Symmetric Heating : Flow and Heat Transfer. Experimental Thermal and Fluid Science, 44 :182–193, 2013.

F. Dupont, F. Ternat, S. Samot, et R. Blonbou. Two-dimension Experimental Study of the Reverse Flow in a Free Convection Channel With Active Walls Differentially Heated. Expe-rimental Thermal and Fluid Science, 47 :150–157, 2013.

W. Elenbaas. Heat Dissipation of Parallel Plates by Free Convection. Physica, 9 :1–28, 1942. P.A. Favarolo et H. Manz. Temperature-driven Single-sided Ventilation Through a Large

Rec-tangular Opening. Building and Environment, 40 :689–699, 2005.

A.G. Fedorov et R. Viskanta. Turbulent Natural Convection Heat Transfer in an Asymme-trically Vertical Parallel-plate Channel. International Journal of Heat and Mass Transfer, 40 : 3849–3860, 1997.

G. Gan. A Parametric Study of Trombe Walls for Passive Cooling of Buildings. Energy and Buildings, 27 :37–43, 1998.

S. Giroux-Julien, C. Menezo, J. Vareilles, H. Pabiou, M. Fossa, et E. Leonardi. Natural Convec-tion in a Nonuniformly Heated Channel with ApplicaConvec-tion to Photovoltaic Facades. Compu-tational Thermal Sciences : An International Journal, 1 :231–258, 2009.

D. Gray et A. Giorgini. The Validity of the Boussinesq Approximation for Liquids and Gases. International Journal of Heat and Mass Transfer, 19 :545–551, 1976.

M.A. Habib, S.A.M. Said, S.A Ahmed, et A. Asghar. Velocity Characteristic of Turbulent Natu-ral Convection in Symmetrically and Asymmetrically Heated Vertical Channel. Experimental Thermal and Fluid Science, 26 :77–87, 2002.

G.R. Hunt et P.F. Linden. The Fluid Mechanics of Natural Ventilation-displacement : Venti-lation by Buoyancy-driven Flows Assisted by Wind. Building and Environment, 34 :707–720, 1999.

G.R. Hunt et P.F. Linden. Displacement and Mixing Ventilation Driven by Opposing Wind and Buoyancy. Journal of Fluid Mechanics, 527 :27–55, 2004.

R. Khanal et C. Lei. A Scaling Investigation of the Laminar Convective Flow in a Solar Chim-ney for Natural Ventilation. International Journal of Heat and Fluid Flow, 45 :98–108, 2014. K.D. Kihm, J.H. Kim, et L.S. Fletcher. Onset of Flow Reversal and Penetration Length of

Natural Convection Flow Between Isothermal Vertical Walls. Transaction of the ASME, 17 : 776–779, 1995.

P.F. Linden. The Fluid Mechanics of Natural Ventilation. Annu. Rev. Fluid. Mech., 31 :201–238, 1999.

O. Manca, M. Musto, et V. Naso. Experimental Analysis of Asymmetrical Isoflux Channel-chimney Systems. International Journal of Thermal Sciences, 42 :837–846, 2002.

M. Miyamoto, Y. Katoh, J. Kurima, et H. Sasaki. Turbulent Free Convection Heat Transfer form Vertical Parallel Plates. Proceedings of the International Heat Transfer, 8th Conference, 4 : 1593–1598, 1986.

C-O. Olsson. Prediction of Nusselt Number and Flow Rate of Buoyancy Driven Flow Between Vertical Parallel Plates. Journal of Heat Transfer, 126 :97–104, 2004.

D. Ospir, C. Popa, C. Chereches, G Polidori, et S. Fohanno. Flow Visualization of Natural Convection in a Vertical Channel With Asymmetric Heating. International Communications in Heat and Mass Transfer, 39 :486–493, 2012.

S. Ostrach. An Analysis of Laminar Free-convection Flow and Heat Transfer about a Flat Plate Parallel to the Direction of the Generating Body Force. Technical Report 2635, NACA, 1952. W. Pasut et M. De Carli. Evaluation of Various CFD Modelling Strategies in Predicting Airflow

and Temperature in a Naturally Ventilated Double Skin Facade. Applied Thermal Engineering, 37:267–274, 2012.

G. Polidori, S. Fatnassi, R. Ben Maad, F. Beaumont, et S. Fohanno. Transient Natural Convec-tion Flow Dynamics in a Asymmetrically Heated Vertical Channel. 10th InternaConvec-tional Confe-rence on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, HEFAT, 14-16 July, 2014.

G. Polidori, C.V. Popa, et T.H. Mai. Transient Flow Rate Behaviour in an External Natural Convection Boundary Layer. Mechanics Research Communications, 30 :615–621, 2003.

C. Popa, D. Ospir, S. Fohanno, et C. Chereches. Numerical Simulation of Dynamics Aspects of Natural Convection Flow in a Double-skin Façade. Energy and Buildings, 50 :229–233, 2012. W. M. Rohsenow, P. Hartnett, et Y.I. Cho. Handbook of Heat Transfer. McGraw-Hill, New York,

126, 1998.

N. Safer, M. Waloszym, et J.J. Roux. Three-dimensional Simulation with a CFD Tool of the Airflow Phenomena in Single Floor Double-skin Facade Equipped with a Venetian Blind. Solar Energy, 79 :193–203, 2005.

E. Sanvicente, S. Giroux-Julien, C. Ménézo, et H. Bouia. Transitional Natural Convection Flow and Heat Transfer in an Open Channel. International Journal of Thermal Sciences, 63 :87–104, 2013.

E.M. Sparrow et L.F. Azevedo. Vertical-channel Natural Convection Spanning Between the Fully-developed Limit and the Single-plate Boundary-layer Limit. International Journal of Heat and Mass Transfer, 28 :1847–1857, 1985.

E.M. Sparrow, G.M. Chrysler, et L.F. Azevedo. Observed Flow Reversals and Measured-predicted Nusselt Numbers for Natural Convection in a One-sided Heated Vertical Channel. Journal of Heat Transfer, 106 :325–332, 1984.

E.M. Sparrow et J.L Gregg. Laminar Free Convection from a Vertical Plate with Uniform Surface Heat Flux. Transaction of the ASME, 78 :435–440, 1956.

D.J. Tritton. Physical Fluid Dynamics. Oxford Science Publications, 1988.

B.W. Webb et D.P. Hill. High Rayleigh Number Laminar Natural Convection in an Asymme-trically Heated Vertical Channel. Transactions of the ASME, 111 :649–656, 1989.

R.A. Wirtz et R.J. Stutzman. Experiments on Free Convection Between Plates with Symmme-tric Heating. Journal of Heat Transfer, 104 :501–507, 1982.

T. Yilmaz et S.M. Fraser. Turbulent Natural Convection in a Vertical Parallel-plate Channel with Asymmetric Heating. International Journal of Heat and Mass Transfer, 50 :2612–2623, 2007.

A. Zoubir, C. Daverat, S. Xin, S. Giroux-Julien, H. Pabiou, et C. Ménézo. Numerical In-vestigation for Natural Convection in a Vertical Open-ended Channel : Comparison with Experimental Data. Proceedings of CHT-12. ICHMT International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer, Bath, 2012.

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