Hostname: page-component-586b7cd67f-dsjbd Total loading time: 0 Render date: 2024-11-22T17:10:14.671Z Has data issue: false hasContentIssue false

Caractéristiques dynamiques et thermiques d'un jet axisymétrique à propriétés variables : effet de la flottabilité

Published online by Cambridge University Press:  21 March 2007

Ali Abbassi
Affiliation:
Unité de Métrologie en Mécanique des Fluides et Thermique, UMMFT 03/UR/11-09, Tunisie École Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Rue Ibn El Jazzar, 5019 Monastir, Tunisie
Najah Kechiche
Affiliation:
Unité de Métrologie en Mécanique des Fluides et Thermique, UMMFT 03/UR/11-09, Tunisie École Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Rue Ibn El Jazzar, 5019 Monastir, Tunisie
Habib Ben Aissia
Affiliation:
Unité de Métrologie en Mécanique des Fluides et Thermique, UMMFT 03/UR/11-09, Tunisie École Nationale d'Ingénieurs de Monastir, Rue Ibn El Jazzar, 5019 Monastir, Tunisie
Get access

Abstract

On propose, dans ce présent travail, des solutions numériques pour un écoulement stationnaire de type jet axisymétrique en régime laminaire. La variation des propriétés comme la masse volumique, la viscosité et la conductivité thermique avec la température est tenue en compte dans la formulation du problème. La variation du nombre de Prandtl avec la température est négligée. L'effet de l'écart de température entre le jet et le milieu ambiant est analysé en fonction du rapport des températures initiales Λ, pour les deux cas (Λ = T0/T > 1 et Λ = T0/T < 1). L'effet des conditions d'émission (dites initiales) est aussi pris en compte dans cette étude, pour deux types de profils de vitesse et de température : uniforme et parabolique. La solution des équations régissant l'écoulement de type jet à propriétés variables est obtenue par une méthode aux différences finies. Les grandeurs analysées sont la vitesse et la température au centre, la vitesse et la température modifiées au centre, la demi-épaisseur dynamique et thermique du jet. Les deux régimes de convection mixte et forcée sont étudiés. Les résultats obtenus sont comparés à ceux proposés par d'autres auteurs, qui ont considéré deux contraintes d'intégration basées sur la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie qui remplacent, pour la résolution des équations, les conditions d'émission à la sortie de la buse. La comparaison des résultats obtenus par le présent modèle et ceux obtenus pour le cas où les propriétés sont prises constantes ainsi que ceux obtenus par d'autres auteurs est réalisée. Nos résultats et ceux proposés par ces auteurs montrent un accord satisfaisant uniquement dans la région loin de la buse, où les forces de flottabilité l'emportent sur les forces d'inertie.

Type
Research Article
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2007

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

H. Schlichting, Laminare strahlausbreitung, ZAMM, 13, 260, Boundary layer theory, Co. McGraw-Hill, 1933, pp. 164–181
Bickley, W., The plane jet, Phil. Mag. 23 (1937) 727 CrossRef
Martynenko, O.G., Korovkin, V.N., Sokovishin, Yu.A., The class of self-similar solutions for laminar buoyant jets, Int. J. Heat Mass Tran. 32 (1989) 22972307 CrossRef
Yu, W.S., Lin, H.T., Shih, H.C., Rigorous numerical solutions and correlations for two-dimensional laminar buoyant jets, Int. J. Heat Mass Tran. 35 (1992) 11311141 CrossRef
L. Landau, See L.D. Landau, E.M. Lifshitz, Fluid Mechanics, Pergamon Press, Oxford, 1943, p. 86
Martynenko, O.G., Korovkin, V.N., Numerical investigation of turbulent plane and buoyant jets, Int. J. Heat Mass Tran. 35 (1992) 635639 CrossRef
Mollendorf, J.C., Gebhart, B., Thermal Buoyancy in round Laminar Vertical Jets, Int. J. Heat Mass Tran. 16 (1973) 735745 CrossRef
Brand, R.S., Lahey, F.J., The heated laminar vertical jet, J. Fluid Mech. 29 (1967) 305315 CrossRef
Yang, J.W., Patel, R.D., Effect of Buoyancy on forced convection in a two dimensional wall jet along a vertical wall, J. Heat Transfer 95 (1973) 121123 CrossRef
Ben Aissia, H., Zaouali, Y., El Golli, S., Numerical study of the influence of dynamic and thermal exit conditions on axisymmetric laminar bouyant jet, Numerical Heat Transfer, Part A 42 (2002) 427444
H. Ben Aissia, Étude numérique et expérimentale par imagerie et anémomètre laser doppler d'un jet axisymétrique, thèse, Université El Manar II, Tunisie, 2002
Albertson, M.L., Jun. Asce, Y.B. Dai, R.A. Jensen, H. Rouse, M. Asce, Diffusion of submerged jets, Am. Soc. civil engineers 74 (1948) 15711596
W.M. Pitts, Effects of global density and Reynolds number variations on mixing in turbulent axisymmetric jets, Rapport NBSIR 86-3340, Department of commerce, Washington, 1986
Birch, A.D., Brown, D.R., Dodson, H.G., Thomas, J.R., The turbulent concentration field of a methane jet, J. Fluid Mech. 88 (1978) 431 CrossRef
Fulachier, L., Borghi, R., Anselmet, F., Paranthoen, P., Influence of density variations on the structure of low-speed turbulent flows, J. Fluid Mech. 203 (1989) 577593 CrossRef
Dowling, D.R., Dimotakis, P.E., Similarity of the concentration field of gas phase turbulent jets, J. Fluid Mech. 218 (1990) 109141 CrossRef
Sanders, J.P.H., Sarh, B., Gokalp, I., Variable density effects in axisymmetric isothermal turbulent jets: a comparison between a first and a second order turbulence model, Int. J. Heat Mass Transfer 40 (1997) 823842 CrossRef
Sanders, J.P., Sarh, B., Gokalp, I., Étude numérique des jets turbulents à température élevée, Review of general thermodynamics 35 (1996) 232242 CrossRef
W.M. Kays, M.E. Crawford, Convective heat and mass transfer, Co. McGraw-Hill Book, New York, 2nd Ed, 1980
C. Fonade, Cours. Étude des jets, Application à la fluidique, Institut national polytechnique de Toulouse, France, 1967
Dalbert, A.M., Penot, F., Peube, J.L., Convection naturelle laminaire dans un canal vertical chauffé à flux constant, Int. J. Heat Mass Tran. 24 (1981) 14631473 CrossRef
C.A.J. Fletcher, Computational techniques for fluid dynamics 1, Fundamental and general techniques, Co. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2nd Ed., 1991