Cette thèse contribue aux avancées dans la conception, la fabrication, l’expérimentation ainsi que l’optimisation de réseaux fluides multi-échelles. Ces réseaux permettent de gérer des débits importants tout en gagnant en compacité ainsi qu’en intensifiant les transferts de masse et d’énergie par l’augmentation de la surface active. La structure interne du réseau multiéchelles étudié est optimisée en diminuant les pertes de charges par la mise en parallèles des micro/minicanaux. Des prototypes en aluminium et en PMMA ont été fabriqués au sein du LTEN par gravure grâce à une commande numérique. Les prototypes ont été testés afin d’évaluer le comportement du fluide à l’intérieur ainsi que ses performances thermiques, par simulations numériques (CFD) et par des dispositifs expérimentaux (PIV, Caméra Rapide, Thermocouples). Nous avons testé l’influence de la géométrie du distributeur/collecteur sur la distribution du fluide, puis, du fait de la perte de compacité, nous avons opté pour l’insertion de plaques perforées optimisées dans les différents distributeurs du réseau. En effet, nous avons observé que l’uniformisation de la distribution permet d’augmenter les performances thermiques d’environ 10 %. Suite à ces résultats une conception d’échangeur de chaleur à plaques a été réalisée, par simulations numériques (CFD) et par la mise en place d’un banc d’essais. Les performances ont été testées sous différentes conditions. / This PhD dissertation concerns the development, the modeling, the experiment and the optimization of a multi-scale network able to deal with high flow-rates while increasing mass and energy transfer and increasing the compacity. The internal structure of the network is optimized by the parallelization of micro/minichannels in order to decrease pressure loss. Prototypes made in aluminum and PMMA have been made in the laboratory by a Computer Numerical Control Machine. Prototypes have been tested in order to evaluate the behavior of the fluid inside as well as thermal performances, by numerical simulations (CFD) and experimental set-up (PIV, Fast Camera, Thermocouples). We have tested the influence of the geometry of distributor/collector over the fluid distribution, then, due to loss of compacity, we chose to insert optimized perforated baffles in each distributor of the network. Indeed, we observed that the uniformization of the distribution enables to increase from 10 % thermal performances. Finally, a conception of a heat exchanger has been made, by numerical simulations (CFD) and an experimental set-up has been build. Performances have been tested under various conditions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2017NANT4015 |
| Date | 10 April 2017 |
| Creators | Pistoresi, Cyril |
| Contributors | Nantes, Luo, Lingai, Fan, Yilin |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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