Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les systèmes de Taylor-couette-poiseuille

Abstract

Ce travail porte sur le refroidissement des machines électriques à grande vitesse, tels que les moteurs et générateurs. On s’intéresse ici, plus particulièrement, à la partie entrefer moteur qui est en fait une cavité rotor-stator constituée de deux cylindres concentriques. Ce type de configuration est spécialement complexe à modéliser compte tenu des vitesses de rotation atteintes (~105 tr/min) dans des entrefers très étroits (~1 mm). Un débit d’air frais est ensuite imposé, souvent de manière empirique pour refroidir les parties tournantes. On se propose donc d’essayer d’amener une meilleure compréhension des mécanismes de transferts de chaleur et de masse dans l’entrefer rotor-stator, en ciblant plus exclusivement les régimes pleinement turbulents. Dans ce travail, trois approches ont été utilisées : la première configuration est celle de d’Escudier et Gouldson [1], qui traite de l’écoulement de Taylor-Couette avec flux axial sans gradient de température. Une analyse détaillée des structures cohérentes au sein des couches limites est proposée. La seconde, est celle de Kuosa et al [2,3] qui traite l’écoulement avec gradient de température. La particularité de cette configuration est l’entrée d’air qui se fait radialement dans un canal situé sous le stator. L’étude de l’influence des paramètres de contrôle de l’écoulement sur le champ thermique ainsi que le champ hydrodynamique ont été établis .Par la suite, on a modifié la configuration de Kuosa al [2.3] afin d’étudier l’influence de celle-ci sur le transfert thermique. Les résultats indiquent un accord plus au moins satisfaisant.