Etude Numérique de l’Effet d’Ondulation sur le Transfert de Chaleur dans un Faisceau Tubulaire

Abstract

Cette étude vise à examiner l'impact des différents niveaux de rugosité de surface des tubes ondulés sur l’efficacité de l’échange thermique dans les flux croisés, en utilisant l'eau comme fluide de transfert de chaleur. L'objectif principal est de comparer les données des configurations de surface rugueuse à celles d'un tube lisse comme valeur de référence. Des simulations numériques ont été réalisé pour déterminer les caractéristiques dynamiques et thermiques de l’écoulement en fonction du degré de rugosité de la surface. L'étude inclut également la modification de la valeur de Remax dans une plage de 10 000 à 16 000 et l'évaluation des performances de quatre types de tubes différents, chaque tube avec une ondulation et une amplitude différente, classés comme suit : A = 0, A = 0,1, A = 0,2, et A = 0,4. Il est à noter que le tube avec une amplitude d'ondulation de 0,4 a montré des nombres de Nusselt (Nu) moyens beaucoup plus élevés comparativement aux autres tubes, indiquant une bonne performance d'échange thermique. La conception optimale du tube a été déterminé sur la base de quatre facteurs principaux : le critère d'évaluation de performance (PEC), le critère de performance globale (GPC), le nombre de Nusselt (Nu) et le facteur de Colburn (j moyen).. Le nombre de Nusselt moyen du tube, avec une amplitude d'ondulation de 0,4, était supérieur de 31,66 à 32,54 % par rapport au tube lisse, de 19,76-20,74 % par rapport au tube ondulé de 0,2, et de 9,38-16,58 % par rapport au tube ondulé de 0,1. Les résultats numériques ont révélé que l'échangeur de chaleur à surface lisse (amplitude 0) est la plus efficace en termes de perte d'énergie du flux principal. Le tube lisse (SBT) a montré la plus grande augmentation du GPC, avec des valeurs de 9,3-12,7 % et de 20,3-28,3 % supérieures à celles des tubes ondulés d’amplitude 0,1 et 0,2, respectivement. De plus, les approches pour Nu ont été présentées, avec une vérification des résultats à l'aide des données expérimentales de Balabani et al.