Comptes Rendus
no. 11
Étude numérique du champ de vitesse dans un échangeur à vortex
Stéphane Petitot1 ; Abdel Lyazid1 ; René Devienne2
1 Fluides réels en situation industrielle, UMR 7507, Institut de mécanique des fluides, 2, rue Boussingault, 67000 Strasbourg, France
2 Laboratoire d'energétique et de mécanique théorique et appliquée, UMR 7563, ENSEM, 2, avenue de la Forêt de Haye, BP 160, 54504 Vandoeuvre lès Nancy, France
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 330 (2002) no. 11, pp. 749-756.

L'étude numérique du champ de vitesse dans une cellule d'échangeur à vortex en conditions isothermes est menée à l'aide du code CFD-ACE. La turbulence est modélisée par un modèle classique k–ε. On obtient ainsi une meilleur compréhension de la dynamique de l'écoulement secondaire : le modèle k–ε rend compte de sa forte dépendance vis-à-vis du nombre de Reynolds comme cela avait déjà été mis en évidence par les mesures expérimentales. Les variations du nombre de structures de recirculation composant l'écoulement secondaire, donnant un aspect symétrique ou non à celui-ci, vont influer sur les trajectoires et les temps de séjour des particules fluides au sein de l'échangeur.

Flow through a cylindrical flat chamber, a model of some particular heat exchanger, is investigated numerically using the CFD-ACE code. Turbulence is modelled using the classical k–ε model. A better understanding of the secondary flow is then obtained: the k–ε model shows a strong dependence of the secondary flow velocity field with Reynolds number as was pointed out with precedent experimental results. Variations of the number of vortexes composing the secondary flow, giving a symmetrical or asymmetrical aspect, will influence the fluid particle trajectories and time residence.

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DOI : 10.1016/S1631-0721(02)01521-8
Mot clés : mécanique des fluides numérique, échangeur, vortex, CFD, modèle k–ε, écoulement secondaire
Keywords: computational fluid mechanics, exchanger, vortex, CFD, k–ε model, secondary flow

Stéphane Petitot 1 ; Abdel Lyazid 1 ; René Devienne 2

1 Fluides réels en situation industrielle, UMR 7507, Institut de mécanique des fluides, 2, rue Boussingault, 67000 Strasbourg, France
2 Laboratoire d'energétique et de mécanique théorique et appliquée, UMR 7563, ENSEM, 2, avenue de la Forêt de Haye, BP 160, 54504 Vandoeuvre lès Nancy, France 
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Stéphane Petitot; Abdel Lyazid; René Devienne. Étude numérique du champ de vitesse dans un échangeur à vortex. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 330 (2002) no. 11, pp. 749-756. doi : 10.1016/S1631-0721(02)01521-8. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/S1631-0721(02)01521-8/

[1] S. Petitot; A. Lyazid; R. Devienne Champ de vitesse dans une cellule d'échangeur à vortex : 1. Régime d'entrée laminaire, C. R. Acad. Sci. Paris, Série IIb, Volume 29 (2001) no. 7, pp. 503-508

[2] S. Petitot et al. Champ de vitesse dans une cellule d'échangeur à vortex en régime turbulent, C. R. Acad. Sci. Paris, Série IIb, Volume 330 (2002)

[3] B.E. Lander; B.I. Sharma Application of the energy-dissipation model of turbulence to the calculation of the flow near a spinning disc, Lett. Heat Mass Transfert (1974), pp. 131-138

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