STG-SPI-3-Techniques numériques en transfert de chaleur et de masse (1) (A)

  • ue-fip-gce-stg-spi-3
  • FIP Génie Climatique et Energétique

Semestre : 7

Responsable(s) du contenu pédagogique
  • Edouard WALTHER
  • Bernard FLAMENT
Total coefficients : 2,5
Total heures : 36 (20 cours, 16 TP)
Total heures travail personnel : 15

Prérequis

Transfert de chaleur 1 (S5)
Mécanique des fluides 1 (S5)
Transfert de chaleur 2 (S6)
Mécanique des fluides 2 (S6)


Objectif

Comprendre les méthodes numériques utilisées dans les logiciels commerciaux propres au génie climatique et énergétique (simulation thermique dynamique, mécanique des fluides numériques, multi-physique).

Modéliser numériquement des problèmes en transferts thermiques complexes (sans solution analytique).

Réaliser des bilans énergétiques sur des systèmes élémentaires par la méthode des différences finies ou des volumes finis.


Compétences attendues

Axe A1 : CONNAISSANCES ET COMPRÉHENSION
Capacité à mettre en place un raisonnement scientifique rigoureux. Capacité à mobiliser les ressources d'un large champ de sciences fondamentales.
- Connaître et expliquer les concepts théoriques relatifs à un large champ de sciences fondamentales
- Formaliser un problème à l'aide d'outils analytiques ou numériques
- Être capable de résoudre un problème scientifique à l'aide de méthodes analytiques ou numériques
- Être capable de transposer les connaissances scientifiques dans le domaine de la spécialité

Axe A2 : ANALYSE TECHNIQUE
Capacité à mobiliser les ressources dans le domaine de la spécialité. Mettre en œuvre des connaissances techniques multidisciplinaires pour résoudre des problèmes d'ingénierie.
- Identifier et comparer des méthodes de résolutions potentielles
- Choisir une méthode de résolution adaptée au problème et en évaluer l'efficacité

Axe A5 : ÉTUDES ET RECHERCHES
Capacité à investiguer un sujet technique en mobilisant les données issue de la recherche afin de réaliser des tests, conduire des expérimentations et des études d'applications.
- Concevoir, exploiter et évaluer un modèle, une simulation ou une expérimentation

Axe A6 : ARBITRAGE DES SITUATIONS COMPLEXES
Aptitude à réaliser des arbitrages sur les problèmes complexes et partiellement définis en prenant en compte les objectifs de développement durable définis par l'ONU.
- Faire preuve d'esprit critique par rapport à son propre travail


Programme

COURS / TD :
Notions fondamentales
Notions de modélisation
Approximation par la méthode des moindres carrés, application à l’interprétation de résultats expérimentaux
Intégration numérique par la méthode des trapèzes
Méthodes de résolution d’équations différentielles
Résolution de
Les modèles à « 0 dimension » ou modèle « zone »
Définition d’un modèle « zone »
Evaluation des débits entre zones
Evaluation des coefficients d’échange par convection et par rayonnement
Bilan sur un local en régime stationnaire
Bilan sur un local en régime instationnaire
Méthode des différences finies
Application à des problèmes de conduction stationnaire
Application à des problèmes de conduction instationnaire

TP :
Implémentation des techniques numériques sur un tableur


Mode d'évaluation

Contrôle sur table (C/TD)
Contrôle en salle informatique (TP)


Bibliographie

J.P. HOLMAN, « Heat transfer », 8ème edition, 1997, McGraw-Hill.

F.P. INCROPERA, D.P. DE WITT, T.L. BERGMAN, A.S. LAVINE, « Fundamentals of Heat and Mass Transfer », 6ème édition, 2007, John Wiley & Sons.

S.V. PATANKAR, « Numerical Heat Transfer and Fluid Flow », 1980, Hemisphere.

J.F. SACADURA, « Initiation aux transferts thermiques, » 2000, Tec et Doc.

A. TRIBOIX et J.-B. BOUVENOT, « Les transferts thermiques par l’exemple » , 2015, Eyrolles.



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