Etude numérique des écoulements et des transferts thermiques dans les films liquides Newtoniens et non-Newtoniens

Abstract

Ce travail de thèse a pour objet l’étude de l’écoulement et des mécanismes des transferts thermiques dans les films liquides Newtoniens et non-Newtoniens tombant sur la paroi d’un cylindre circulaire horizontal ou d’un plan incliné. La première partie est consacrée à une étude numérique, basée sur la méthode des différences finies, du transfert de chaleur dans un film liquide pseudoplastique tombant sur des tubes horizontaux pour les conditions aux limites de température et de flux de chaleur constantes à la paroi. Des résultats présentés se dégagent plusieurs informations permettant une meilleure compréhension du mécanisme des films tombant en écoulement non-Newtonien. Ensuite, l’étude est étendue en considérant l’effet des conditions aux limites thermiques variables dans les cas du chauffage et de l’évaporation. Les résultats obtenus mettent en évidence l’apport d’un chauffage variable par comparaison avec ceux correspondant à des conditions de chauffage standards. L’effet de la dissipation visqueuse sur le transfert thermique dans le cas d’une surface plane inclinée a fait aussi l’objet de ce travail. La dernière de ce travail présente une généralisation de l’étude suite à une adimensionnalisation appropriée des équations de transfert conduisant à l’apparition de trois nombres généralisés (Re, Ar, Pr) dont l’effet vient s’ajouter à celui de l’indice de structure du fluide. Le code numérique est validé en comparant les résultats avec ceux théoriques et expérimentaux disponibles dans la littérature dans le cas de films liquides Newtoniens. De nombreux résultats sont présentés et discutés pour différents comportements de fluides (pseudoplastique, newtonien et dilatant) en spécifiant l’effet des différents paramètres de contrôle.