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Analyse et technologie des surfaces
régimes peuvent changer quand le fluide est soumis à un mouvement relatif à une
surface.
L’écoulement laminaire peut être décrit par le déplacement d’éléments de volumes infinitésimaux qui sont plus (gaz) ou moins (liquides) compressibles. Leur
mouvement relatif est accompagné de frottement. On décrit leur mouvement par des
lignes d’écoulement. Les éléments en contact avec la surface ont une vitesse zéro et
celle-ci augmente avec la distance par rapport à la surface. On appelle la couche stagnante au voisinage de la surface la couche limite. Son étendue dépendra de la
vitesse imposée au volume de fluide, de la viscosité et de la densité du fluide (qui
eux dépendent fortement de la température). Puisque la couche limite est stationnaire, le transport de chaleur à travers elle se fait par conduction thermique du gaz.
On utilise la loi de Newton pour le refroidissement (qui est aussi valable pour
l’échauffement):
(10.10)
avec h:
coefficient de transfert de chaleur local.
T G : température du gaz.
Dans l’écoulement d’un fluide le long d’une paroi, on observe toujours une
couche limite, qui enrobe la paroi. Il s’avère que c’est cette couche limite qui détermine le transfert de chaleur. Celui-ci est donné de nouveau par la loi (10.1). Pour un
flux purement laminaire nous avons:
(10.11)
avec S:
surface refroidie.
δ:
épaisseur de la couche limite.
Pour la convection, on peut maintenir les mêmes équations, sauf que l’épaisseur de la couche limite sera variable le long de la surface et dans le temps. Elle sera
toujours très inférieure à la couche limite d’un flux laminaire. Un refroidissement
ou chauffage par une convection est toujours la plus efficace. On utilise donc la loi
de Newton avec un coefficient de transfert de chaleur moyen
(10.12)
avec
(10.13)
où ∂T/∂n est le gradient de température normal à la surface.
P T G T S
,
(
)
h T S T G
–
(
)
=
h l
λ G S
δ
--------- -
=
h
1
S
-- - h C dS
S
∫
°
=
h C
λ G ∂T /∂n
(
)
–
T S T G
–
-----------------------------=
Analyse et technologie des surfaces
régimes peuvent changer quand le fluide est soumis à un mouvement relatif à une
surface.
L’écoulement laminaire peut être décrit par le déplacement d’éléments de volumes infinitésimaux qui sont plus (gaz) ou moins (liquides) compressibles. Leur
mouvement relatif est accompagné de frottement. On décrit leur mouvement par des
lignes d’écoulement. Les éléments en contact avec la surface ont une vitesse zéro et
celle-ci augmente avec la distance par rapport à la surface. On appelle la couche stagnante au voisinage de la surface la couche limite. Son étendue dépendra de la
vitesse imposée au volume de fluide, de la viscosité et de la densité du fluide (qui
eux dépendent fortement de la température). Puisque la couche limite est stationnaire, le transport de chaleur à travers elle se fait par conduction thermique du gaz.
On utilise la loi de Newton pour le refroidissement (qui est aussi valable pour
l’échauffement):
(10.10)
avec h:
coefficient de transfert de chaleur local.
T G : température du gaz.
Dans l’écoulement d’un fluide le long d’une paroi, on observe toujours une
couche limite, qui enrobe la paroi. Il s’avère que c’est cette couche limite qui détermine le transfert de chaleur. Celui-ci est donné de nouveau par la loi (10.1). Pour un
flux purement laminaire nous avons:
(10.11)
avec S:
surface refroidie.
δ:
épaisseur de la couche limite.
Pour la convection, on peut maintenir les mêmes équations, sauf que l’épaisseur de la couche limite sera variable le long de la surface et dans le temps. Elle sera
toujours très inférieure à la couche limite d’un flux laminaire. Un refroidissement
ou chauffage par une convection est toujours la plus efficace. On utilise donc la loi
de Newton avec un coefficient de transfert de chaleur moyen
(10.12)
avec
(10.13)
où ∂T/∂n est le gradient de température normal à la surface.
P T G T S
,
(
)
h T S T G
–
(
)
=
h l
λ G S
δ
--------- -
=
h
1
S
-- - h C dS
S
∫
°
=
h C
λ G ∂T /∂n
(
)
–
T S T G
–
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