Activites de recherche et formation doctorale

1.6 : Les transferts par convection

On distingue :

• 
  les transferts à l’intérieur des enceintes, entre un (ou plusieurs) noeud de paroi et une (ou plusieurs) zones du volume intérieur, qui se font principalement par convection naturelle ;
  
• 
  les transferts avec l’environnement extérieur, pour lesquels on tient éventuellement compte des échanges par convection forcée ;
  
• 
  les zones d’impact de jet.
  

1.6.1 : Transferts convectifs internes

Pour chacune des surfaces internes, selon son inclinaison et la différence de température avec la zone d’air attenante, les échanges convectifs sont régis par les corrélations issues de la littérature [3]. Ces corrélations donnent le nombre de NUSSELT (Nu, lié au coefficient de convection) en fonction du nombre de GRASSHOF (Gr, représentant les conditions de l’échange) et du nombre de PRANDT (Pr, caractéristique du fluide). La distance caractéristique prise en compte dans Nu et Gr est, le plus souvent, la longueur de la surface d’échange dans le sens de l’écoulement.

Ces nombres adimensionnels sont, dans nos conditions de travail, variables en fonction du temps et de l’évolution des propriétés physiques : ils sont donc traités comme des variables, calculées à chaque pas de temps. On détermine ainsi la valeur des échanges thermiques entre une surface et la zone d’air adjacente.
De plus, chaque échange par convection naturelle engendre un débit massique, dont le sens est déterminé à chaque pas de temps, qui participe au bilan des écoulements au niveau de chaque zone d’air.
Pour les surfaces horizontales chaudes qui échangent vers le bas avec de l’air froid (plafond rayonnant par exemple), de même que pour les surfaces froides qui échangent vers le haut avec de l’air chaud, la corrélation choisie est :
Nu = 0,27 (Gr Pr)^0,25
Pour les surfaces horizontales chaudes qui échangent vers le haut avec de l’air froid (plancher chauffant par exemple), de même que pour les surfaces froides qui échangent vers le bas avec de l’air chaud, la corrélation choisie est :
Nu = 0,14 (Gr Pr)^0,33
Pour toutes les surfaces verticales internes, quelles que soient les conditions :
Nu = 0,56 (Gr Pr)^0,25
Pour les surfaces inclinées d’un angle  avec la verticale, notamment les pare-brise et vitres arrière de véhicules :

Nu = 0,27 (Gr Pr cos())^0,25
Les valeurs absolues des échanges par convection naturelle que l’on a pu déterminer dans nos enceintes restent cependant toujours comprises entre 2 et 5 W/m²K, et sont compatibles avec les bilans obtenus lors des expérimentations effectuées.