Transcript Diapositive 1

Thermoacoustique et écoulements
secondaires : à la recherche du vent
acoustique
Philippe DEBESSE
JDD 2005
Plan de l’exposé
I.
La
Thermoacoustique
fondamental
:
II.
Une des problématiques de la
principe
Thermoacoustique : le vent acoustique.
Journée des Doctorants du LIMSI 2005
Le phénomène en thermoacoustique
De quoi a-t-on essentiellement besoin ?
Un gaz
Milieu poreux comme un
empilement de plaques
Résonateur
Générateur d’onde de
pression (acoustique)
Journée des Doctorants du LIMSI 2005
Au cœur du phénomène : mode
réfrigérateur
Flux conductif
Flux thermoac.
Pression
forte P+
Pression
faible PFlux thermoac.
Flux conductif
- Extraction de la chaleur dans la zone froide
- Transport de la chaleur vers la zone chaude
Journée des Doctorants du LIMSI 2005
Phénomène global (réfrigérateur)
Flux conductif
P-
P+
Flux thermoacoustique
Extraction et transport de proche en proche de la chaleur
le long de la plaque = refroidissement
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Au cœur du phénomène : mode moteur
Flux conductif
Flux thermoacoustique
Pression
forte P+
Pression
faible PFlux thermoacoustique
Flux conductif
- Extraction de la chaleur dans la zone chaude
l’onde
- Transport de la chaleur vers la zone froide
Journée des Doctorants du LIMSI 2005
amplification de
Exemple de système expérimental
2 cm de long
15 cm de long
Epaisseur
~qq 10µm Système moteur
Système réfrigérateur
~quelques 10µm
5 à 30bar
+25°C
40°C
-1°C
+500°C
Résonateur
Un gaz
Système réfrigérateur
Résonateur
Générateur
d’onde :de
Système moteur
pression
(acoustique)
générateur
d’onde
Journée des Doctorants du LIMSI 2005
Plan de l’exposé
I.
La Thermoacoustique : What is that ?
II.
Une des problématiques de la
Thermoacoustique : les écoulements
secondaires.
Journée des Doctorants du LIMSI 2005
Les écoulements secondaires
Écoulements secondaires
Écoulements venant se superposer aux mouvements
oscillatoires du fluide liés à l’acoustique.
Différents types (non exhaustifs)
• le vent acoustique dit « Streaming de Gedeon »
• le vent acoustique dit « Streaming de Rayleigh»
• les jets en sortie d’empilements de plaques
…
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Streaming de Gedeon
Réfrigérateur
• Écoulement de translation se rajoutant à l’écoulement
oscillant
• Tend à diminuer le rendement thermoacoustique
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Streaming de Gedeon
Réfrigérateur
Moteur
Streaming de Gedeon dans les systèmes en boucle
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Streaming de Rayleigh
• Cellules de recirculation apparaissant
• Tend à diminuer le rendement thermoacoustique
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Les jets en sorties d’empilements
Tourbillons
Jet
• Apparition possible de tourbillons
• Effets quasiment inconnus
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L’objectif de la thèse
Monter un banc expérimental de vélocimétrie laser
par image de particules (PIV) pour :
•
Visualiser et mesurer certains de ces écoulements
secondaires
•
Les étudier et confronter les résultats avec des
données numériques déjà existantes
•
Contrôler ces écoulements si ils sont défavorables au
phénomène thermoacoustique
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Principe de la PIV
résonateur
p2
p1
p3
verre
p4
image à l’instant t
dx
p2 ’
p1 ’

 
dx
vitesse des particules : V( x, t ) 
dt
p3 ’
p4 ’
image à l’instant t+dt
Laboratoire d’Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l’Ingénieur – UPR 3251
Exemple de configurations à construire
résonateur
résonateur
bride de maintien
Tube verre
Tube verre
Tube verre
Empilement invisible
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Exemple de configurations à construire
Tube verre
résonateur
Journée des Doctorants du LIMSI 2005