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Theses Year : 2015

Study of the Injection Influence on Aerothermal ti impinging Jets

Etude de l'influence de l'injection sur l'aérothermique de jets en impact

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Xuan Thao Trinh
  • Function : Author

Abstract

In the context of an impinging jet, nozzle geometry markedly impacts heat transfer between jet and plate by affecting the velocity profile at the jet exit and thereby potentially modifying the behavior of the jet's vortex structures. Moreover, even if Reynolds number is the main influence criterion of a jet, the injection diameter can play on heat transfer through compressibility effects. Our work bas therefore focused on aerodynamic and thermal experimental study of impinging air jets. Particle image velocimetry (PIV) was used for velocity measurements. For thermal measurements, a method based on the simultaneous use of a heating film and the infrared thermography was used. Aerodynamic results are used to explain the observed thermal phenomena. The first part allowed us to study and compare six different injection geometries : round orifice, cross-shaped orifice and daisy orifice, perforated on fiat and hemispherical surface with the same free area. The results show that the hemispherical surface leads to better heat transfer than the flat surface, but the effect decreases progressively with jet-to-plate distance increasing.The round injection on hemisphere brings the best heat transfer in comparison with the other injections. The second part allowed us to examine the compressibility effect of impinging air jets (for Mach numbers up to 0.9). The results show that the effect of the compressibility on Nusselt number is limited to the stagnation region.
Dans le cadre des jets en impact, les géométries d'injecteur ont une influence importante sur les transferts de chaleur, en affectant le profil de vitesse du jet, ce qui peut modifier le comportement des structures tourbillonnaires. De plus, même si le nombre de Reynolds d'injection est le critère principal d'influence d'un jet, la taille de l'injection peut jouer sur les transferts au travers d'effets de compressibilité. Nos travaux ont donc porté sur l'étude expérimentale aérodynamique et thermique de l'impact de jets d'air.Vélocimétrie par images de particules (PIV) a été utilisée pour des mesures de vitesse.Pour des mesures thermiques, une méthode basée sur l'emploi simultané d'un film chauffant et de la thermographie infrarouge a été utilisée. Les résultats aérodynamiques sont utilisés pour expliquer les phénomènes thermiques observés. La première partie a permis d'étudier et de comparer six différentes géométries d'injecteur : injection ronde, en «croix» et en « pétales », perforées sur une surface plate et hémisphérique avec une même section de passage libre. Les résultats montrent que la surface hémisphérique amène à de meilleurs transferts de chaleur que la surface plate mais l'effet diminue progressivement avec l'augmentation de la distance d'impact. L'injection ronde sur hémisphère apporte le meilleur transfert de chaleur par rapport aux autres injections. La deuxième partie a permis d'examiner l'effet de la compressibilité des jets d'air en impact (pour des nombres de Mach allant jusqu'à 0.9). Les résultats montrent que l'effet de la compressibilité sur le nombre de Nusselt se limite à la région d'impact.ABSTRACT
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tel-01276250 , version 1 (19-02-2016)

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  • HAL Id : tel-01276250 , version 1

Cite

Xuan Thao Trinh. Etude de l'influence de l'injection sur l'aérothermique de jets en impact. Autre. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d'Aérotechique - Poitiers, 2015. Français. ⟨NNT : 2015ESMA0016⟩. ⟨tel-01276250⟩
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