Thermoacoustique et écoulements secondaires : à la recherche du vent acoustique Philippe DEBESSE JDD 2005

Journée des Doctorants du LIMSI 2005 Plan de l’exposé La Thermoacoustique : principe fondamental Une des problématiques de la Thermoacoustique : le vent acoustique. Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Le phénomène en thermoacoustique De quoi a-t-on essentiellement besoin ? Résonateur Un gaz Générateur d’onde de pression (acoustique) Milieu poreux comme un empilement de plaques Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Au cœur du phénomène : mode réfrigérateur Flux conductif Flux thermoac. Pression forte P+ Pression faible P- - Extraction de la chaleur dans la zone froide - Transport de la chaleur vers la zone chaude Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Phénomène global (réfrigérateur) Flux conductif Flux thermoacoustique P- P+ Extraction et transport de proche en proche de la chaleur le long de la plaque = refroidissement Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Au cœur du phénomène : mode moteur Flux conductif Flux thermoacoustique Pression forte P+ Pression faible P- - Extraction de la chaleur dans la zone chaude amplification de l’onde - Transport de la chaleur vers la zone froide Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Exemple de système expérimental 2 cm de long 15 cm de long Epaisseur ~quelques 10µm ~qq 10µm Système réfrigérateur Système moteur 5 à 30bar +25°C -1°C 40°C +500°C Résonateur Un gaz Générateur d’onde de pression (acoustique) Système réfrigérateur Système moteur : générateur d’onde Résonateur Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Journée des Doctorants du LIMSI 2005 Plan de l’exposé La Thermoacoustique : What is that ? Une des problématiques de la Thermoacoustique : les écoulements secondaires. Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Les écoulements secondaires Écoulements venant se superposer aux mouvements oscillatoires du fluide liés à l’acoustique. Différents types (non exhaustifs) le vent acoustique dit « Streaming de Gedeon » le vent acoustique dit « Streaming de Rayleigh» les jets en sortie d’empilements de plaques … Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Journée des Doctorants du LIMSI 2005 Streaming de Gedeon Réfrigérateur Écoulement de translation se rajoutant à l’écoulement oscillant Tend à diminuer le rendement thermoacoustique Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Journée des Doctorants du LIMSI 2005 Streaming de Gedeon Réfrigérateur Moteur Streaming de Gedeon dans les systèmes en boucle Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Journée des Doctorants du LIMSI 2005 Streaming de Rayleigh Cellules de recirculation apparaissant Tend à diminuer le rendement thermoacoustique Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Les jets en sorties d’empilements Tourbillons Jet Apparition possible de tourbillons Effets quasiment inconnus Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Journée des Doctorants du LIMSI 2005 L’objectif de la thèse Monter un banc expérimental de vélocimétrie laser par image de particules (PIV) pour : Visualiser et mesurer certains de ces écoulements secondaires Les étudier et confronter les résultats avec des données numériques déjà existantes Contrôler ces écoulements si ils sont défavorables au phénomène thermoacoustique Journée des Doctorants du LIMSI 2005

vitesse des particules : Principe de la PIV p1 p2 p3 p4 image à l’instant t résonateur verre image à l’instant t+dt p3’ p1’ p2’ p4’ dx vitesse des particules : Laboratoire d’Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l’Ingénieur – UPR 3251

Exemple de configurations à construire résonateur Tube verre Tube verre Tube verre résonateur bride de maintien Empilement invisible Journée des Doctorants du LIMSI 2005

Exemple de configurations à construire Tube verre résonateur Journée des Doctorants du LIMSI 2005