Analyses et investigations thermiques

Abstract

Résumé L'objectif de ce mémoire est d'étudier le transfert de chaleur sur des structures poreuses de différentes géométries et différents matériaux et voir l'influence de ces porosités sur le refroidissement des structures. Différentes Simulations par le logiciel Nastran/ Patran ont été faites. Afin de valider les résultats numériques une partie expérimentale à été réalisé. La mesure des températures est basée sur les capteurs électriques Thermocouple Type K, DS18B20 et LM35. Pour collecter les données des températures captées, des circuits ont été utilisées basés en premier lieu sur la carte Arduino programmé par Arduino IDE et en deuxième lieu sur le microcontrôleur Pic 16F877A programmé par le logiciel MikroC et simuler par Proteus. Afin de visualiser, d'analyser et de contrôler les données, le logiciel LabVIEW à été utilisé et une interface personnalisée à été créée. Les résultats obtenus montrent, que la température diminue en augmentant le nombre de trou et le diamètre des trous. Il y'a certaines distributions de trous qui donnent de meilleurs résultats par rapport à d'autre. Pour des métaux avec haute conductivité thermique (Aluminium, cuivre), la température augmente et se stabilisent rapidement. Les résultats expérimentaux concordent très bien avec les résultats de Simulation.

Abstract The objective of this dissertation is to study heat transfer on porous structures with different geometries and materials and investigate the influence of these porosities on the cooling of the structures. Various simulations using the Nastran/Patran software were conducted. To validate the numerical results, an experimental part was performed. Temperature measurements were based on Thermocouple Type K, DS18B20, and LM35 electrical sensors. Circuits were utilized to collect the recorded temperature data, employing the Arduino board programmed with Arduino IDE initially and later the Pic 16F877A microcontroller programmed with MikroC software and simulated with Proteus. LabVIEW software was used for data visualization, analysis, and control, and a customized interface was created. The results obtained demonstrate that the temperature decreases with an increasing number of pores and pore diameter. Certain hole distributions yield better results compared to others. For metals with high thermal conductivity (such as aluminum and copper), the temperature increases and stabilizes rapidly. The experimental results align closely with the simulation results. ملخص الهدف من هذه الأطروحة هو دراسة نقل الحرارة في الهياكل المسامية ذات الهندسة المختلفة والمواد المختلفة واستكشاف تأثير هذه المسامية على تبريد الهياكل. تم إجراء محاكاة مختلفة باستخدام برنامج Nastran/Patran. لتحقيق التأكيد على النتائج العددية ، تم إجراء جزء تجريبي. يستند على قياسات درجات الحرارة باستعمال أجهزة استشعار مستشعر حراري نوع DS18B20 K و LM35. تم استخدام الدوائر لجمع بيانات درجات الحرارة المسجلة ، بدءًا من لوحة Arduino القابلة للبرمجة وفيما بعد متحكم pic 16F877A المبرمج بواسطة برنامج MikroC ومحاكاة بواسطة Proteus. تم استخدام برنامج LabVIEW لتصور البيانات وتحليلها والتحكم فيها ، وتم إنشاء واجهة مخصصة. تظهر النتائج المستخلصة أن درجة الحرارة تنخفض مع زيادة عدد الثقوب وقطر المسامات هناك توزيعات معينة للثقوب تعطي نتائج أفضل بالمقارنة مع الأخرى. بالنسبة للمعادن ذات التوصيل الحراري العالي (مثل الألومنيوم والنحاس) ، ترتفع درجة الحرارة وتستقر بسرعة. تتفق النتائج التجريبية بشكل جيد مع نتائج المحاكاة. الكلمات المفتاحية: نقل الحرارة، الهياكل المسامية، المحاكاة، التجريبي، أجهزة الاستشعار قياسات درجات الحرارة.