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Numerical study of external turbulent flow

Mammar M., Soudani A. — 2015-03-10T11:56:01Z

Nous présentons ici l'étude de l'écoulement à surface libre autour d'un cylindre dans un canal à fond fixe. L'étude numérique a nécessité l'exécution d'un code CFD qui permet d'analyser le champ des vitesses et le champ de l'énergie cinétique autour du cylindre. L'intégration des équations de continuité et de quantité du mouvement pour l'écoulement turbulent a permis d'obtenir un système d'équations pour un écoulement bidimensionnel horizontal. Par l'intégration des équations de quantité de mouvement, on obtient un terme de diffusion-dispersion qui contient les tensions de turbulence et de dispersion. Les tensions de turbulence sont exprimées par le concept de viscosité turbulente. Quatre cas d'écoulement selon différents paramètres hydraulique ont été simulés numériquement. Les résultats démontrent clairement l'influence du cylindre sur la structure de l'écoulement, notamment dans la zone du sillage en aval du cylindre. Les vitesses mesurées dans les directions longitudinale et transversale confirment les résultats numériques, notamment des vecteurs de vitesse en amont du cylindre et le long de son périmètre. L'énergie cinétique turbulente obtenue par la simulation numérique a pu être comparée avec les mesures. Le modèle (k - ε) a sous-estimé les valeurs mesurées. Il paraît que ce problème provient de la difficulté du calcul de la génération d'énergie cinétique turbulente prés du bord solide. Ce problème a été identifié et discuté en détail.

Modèle de bilan énergétique d'une serre agricole sans couvert végétal

Mesmoudi K., Serir L., Soudani A. — 2008-06-08T14:14:25Z

Dans cet article, nous présentons un modèle de bilan énergétique d'une serre agricole à
simple paroi et sans couvert végétal. Ce travail a pour rôle de compléter les diverses approches
théoriques sur le bilan thermique des serres par un modèle basé sur l'ensemble des équations
théoriques qui intègrent les processus d'échanges thermiques entre la couverture, l'air intérieur et le
sol, à savoir : conduction, convection, évaporation, condensation, rayonnements solaires et de grande
longueur d'onde. Le modèle diffère des autres approches par les particularités suivantes : (i) il
effectue une analyse globale des bilans thermiques échangés entre les composants de la serre avec
une analyse des échanges infrarouges, (ii) le calcul des différents flux du bilan de la serre repose sur
des données réelles (mesures de température et d'humidité), (iii) le modèle tient compte des
conditions météorologiques instantanées du lieu de la serre. Ce modèle peut aisément déterminer et
quantifier l'équilibre énergétique quotidien de la serre en mettant en évidence les apports et les
pertes. Sous les conditions de trois journées types d'expérimentation, le modèle a pu représenter les
phénomènes suivants : (i) l'augmentation de la durée d'ensoleillement corrélée à une baisse de
nébulosité du ciel, influence largement le bilan global de la serre par une grande captation solaire
durant la journée et fait augmenter nettement les pertes notamment infrarouge, (ii) la décroissance
de la température extérieure influe sur les besoins thermiques de la serre et le stockage thermique
dans le sol, (iii) l'augmentation de la vitesse du vent modifie le bilan global journalier, en
provoquant une augmentation des pertes par fuites d'air.

Etude d"un écoulement dans un milieu poreux saturé utilisé en substrat de culture

Bougoul S., Jaffrin A, Soudani A. — 2005-07-23T10:18:34Z

Une modèle numérique d'écoulements de solution saline dans un milieu poreux saturé, représentant le substrat de culture parallélépipédique, a été développé pour rendre compte des résultats de visualisations par colorants et prédire l'évolution de la concentration de la solution en chaque point du substrat. Une superposition de puits et de sources a permis de traiter analytiquement le problème de Darcy correspondant à une injection ponctuelle et un point de drainage localisé et elle a donné une illustration (...)

- Numéro 01 / Milieu poreux, Substrat de culture, Solution saline, Écoulement laminaire, Élution, Modèles

Réduction des Etalonnages Multiples en Mesures Simultanées dans une Couche Limite Turbulente d"un Mélange Air-Hélium

Bougoul S., Harion J.L., Soudani A. — 2005-07-23T10:06:49Z

Les mesures simultanées par thermo-anémométrie de plusieurs grandeurs physiques d'un fluide en écoulement turbulent, nécessite l'emploi d'autant de sondes qu'il y a de variables. Un étalonnage est préalable à toute utilisation de ces capteurs pour des mesures. Cet étalonnage est fondé sur des lois d'ajustement, réalisées généralement par des méthodes classiques d'interpolation linéaire, des régressions polynomiales, des fonctions splines ou encore par des réseaux de neurones artificiels. Il permet d'établir le (...)

- Numéro 02 / Thermo-anémométrie, Film chauds, Mélange de gaz, Ecoulement turbulent, Mesures simultanées, Sonde d'interférence, Densité variable, Capteur, Etalonnage, Régressions polynomiales, Fonctions splines, Réseaux de neurones artificiels, Fil

Analyse Statistique des Moments d"Ordre Elevé dans une Couche Limite Turbulente en Présence de Différences de Densité Importantes

Bougoul S., Soudani A. — 2005-07-23T08:57:16Z

Afin d'étudier la structure fine de la turbulence pariétale en présence de variations importantes de densité, une analyse statistique des données expérimentales, obtenues dans une soufflerie à recirculation, est effectuée. Les résultats montrent que la relaxation du facteur de dissymétrie de u'( ) s'effectue plus rapidement dans la couche externe que près de la paroi, aussi bien pour l'injection de l'air que pour l'injection d'hélium.. croît près de la fente d'injection de façon appréciable et cette augmentation est nettement plus accentuée pour l'injection de l'air que l'injection d'hélium. Cette croissance du facteur de dissymétrie près de la fente d'injection peut s'expliquer par l'augmentation du flux convectif longitudinal de l'énergie turbulente dans cette zone. Les résultats montrent, pour la distribution du facteur d'aplatissement , qu'il n'y a pas d'effet important du gradient de densité sur la structure intermittente de la vitesse longitudinale instantanée dans la zone développée, . L'analyse statistique menée dans cette étude montre que l'injection d'hélium, dans la couche limite, engendre des éjections plus violentes que dans le cas d'une injection d'air. Ce résultat est confirmé par la contribution importante des éjections au flux massique turbulent

Etude de l« Influence du Temps de Réponse de la Sonde d »Interférence en Mesures Simultanées par Thermo-Anémométrie à Fil et Film Chauds dans un Mélange Air/Hélium

Bougoul S., Harion J.L., Soudani A. — 2005-07-23T08:33:06Z

l'influence de la réponse dynamique de la sonde d'interférence est étudiée dans le cas des mesures simultanées des valeurs moyennes et fluctuantes de vitesse et de concentration dans un mélange air/hélium en écoulement turbulent. En effet, un critère de choix des instruments de mesure portant sur une meilleure réponse en fréquence, est primordiale. On montre dans la présente étude que l'écartement des l'iso-concentrations est bien provoqué par la différence entre les réponses du fil et du film. En effet, (...)

- Numéro 01 / Film chauds, Mélange de gaz, Ecoulement turbulent, Fréquence, Réponse dynamique, Spectres de tensions, Inertie thermique, Mesures simultanées, Sonde d'interférence, Thermo, Némométrie - fil, Densité variable

Etude de l"Influence des Surchauffes Appliquées en Mesures Simultanées par Thermo - Anémométrie à Fil et Film Chauds dans un Mélange Air/ Hélium

Bougoul S., Harion J.L., Soudani A. — 2005-07-23T08:12:48Z

Une sonde d'interférence thermo-anémométrique à fil et film chaud est proposée, dans la présente étude, pour des mesures simultanées de vitesse et de concentration d'un mélange air/hélium en écoulement turbulent. Outre les valeurs moyennes, les fluctuations turbulentes ainsi que leurs corrélations représentent des grandeurs essentielles pour comprendre et tenter de modéliser les mécanismes de transfert. Un choix judicieux des instruments est critique pour une bonne mesure de ces grandeurs. Le premier critère de choix des instruments de mesure porte donc sur une meilleure réponse en fréquence. Un second critère important est lié à la taille des sondes qui doit être la plus réduite possible de façon à limiter les perturbations apportées à l'écoulement. A ces deux considérations s'ajoute une troisième, plutôt d'ordre pratique, qui consiste en un bon choix des surchauffes appliquées aux éléments de la sonde. Dans le présent cas, le fil, élément amont, est nettement plus chauffé que le film aval. Pour cette configuration de surchauffes, les isoconcentrations sont des droites clairement dissociées. Ce mode de fonctionnement permet d'étendre notamment la gamme de vitesses accessibles aux mesures pour des mélanges allant de l'air à l'hélium purs.