Influence de la géométrie d'une source thermique sur le développement du panache.

Ce rapport présente l'étude expérimentale du développement d'un panache thermique dans un milieu confiné et ventilé. Cette situation est rencontrée dans les installations de la ventilation par déplacement. Les expériences ont été effectuées dans une cellule d'essai aéraulique d'une surface au sol de 4,8 x 4,2 m2 et d'une hauteur de 5,6 m. Les sources de chaleur utilisées sont un cylindre de 1 m de diamètre constitué de cinq éléments d'aires identiques (4 surfaces cylindriques identiques superposés et un disque supérieur) et une source rectangulaire composée de 4 modules de dimensions 0,25 x 1,5 m où seule la surface supérieure est chauffée. Les expériences sont conduites par mesure de température et de vitesse et en l'absence de stratification. Après une large qualification du nouveau système métrologique composé d'un dispositif d'acquisition permettant la mesure simultanée des vitesses par
16 sondes thermo-anémométriques et des températures par 64 thermocouples, nous présentons les résultats expérimentaux obtenus pour la source cylindrique et la source rectangulaire. L'objectif est d'étudier l'influence de la géométrie de la source sur les lois de développement de panache. Ainsi, pour chaque configuration de source, nous étudions et comparons les paramètres suivants : la position et la vitesse au centre du panache, l'écart de température entre le centre du panache et l'extérieur, la forme et le rayon elliptique du panache pour différentes hauteurs au-dessus de la source. Ces paramètres sont obtenus à partir de l'application du modèle gaussien elliptique aux mesures expérimentales de température et de vitesse. De plus, nous comparons également la position de l'origine virtuelle et la valeur du débit du panache pour les différentes configurations de source et nous étudions l'influence de la géométrie de la source sur ces paramètres. Ainsi, nous avons pu établir des lois théoriques qui nous donnent la position de l'origine virtuelle en fonction de la hauteur de chauffe dans le cas de la source cylindrique et de la largeur de la source dans le cas de la source rectangulaire. La valeur de la position de l'origine virtuelle présente un grand intérêt pour le calcul des débits de panaches et le dimensionnement des systèmes de captage. Les différentes mesures effectuées ont permis également de vérifier les modèles théoriques de la source ponctuelle et de la source linéaire pour les différents cas étudiés. Un calcul d'erreur sur la mesure de température et de vitesse est présenté pour chaque configuration et nous donne l'erreur sur le rayon elliptique du panache, le débit et la position de l'origine virtuelle.