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Chaire NEO

Énergie Environnement

NEO pour “Numerical and Experimental Optimisation platform for efficient design of automotive heat exchangers”

Les performances des échangeurs sont directement liées à la géométrie des parties solides, à la structure des écoulements de convection thermique et aux transferts conducto-convectif. A partir d’un savoir-faire technique comprenant trois axes de développement scientifique : la conception par simulation numérique de techniques d’intensification passives, la mise en œuvre de techniques numériques d’optimisation de forme, et la caractérisation expérimentale à différents types d’échelle (maquette laboratoire, prototype de taille significative), le CERI EE aide à développer de nouveaux types d’échangeurs aux performances thermo-aérauliques améliorées, réduisant ainsi les coûts de fonctionnement et améliorant l’efficacité énergétique des systèmes. Les solutions techniques développées comprennent la structuration des surfaces d’échanges pour le contrôle et la manipulation spatio-temporelle des structures tourbillonnaires des écoulements, l’optimisation des extensions de surfaces en intégrant les couplages conducto-convectifs, la maitrise des phénomènes de transition turbulente, dans le but d’accroître les transferts en minimisant les pertes par dissipation mécanique.

La conception par simulation numérique de techniques d’intensification passives

Cet axe concerne l’amélioration et l’optimisation de la structuration des écoulements de fluides et de l’efficacité associée. Cette piste de développement est essentiellement centrée sur les géométries de canaux intégrant par exemple des éléments de production de dynamique tourbillonnaire dont le rôle est connu pour être déterminant en termes de gain de performances de transferts et de mélange. Les canaux innovants que nous souhaitons étudier auront des surfaces d’échange particulières munies de macro et micro-structurations. Les macro-structurations (taille millimétrique), à disposer sur les surfaces d’échange, les ailettes (côté écoulement gazeux) mais également les parois des canaux d’écoulement liquide, ont un impact très important sur l’efficacité des composants que sont les échangeurs embarqués. 

Les micro-structurations (taille de quelques dizaines de microns) correspondent à des structurations de surface qui peuvent être obtenues par divers procédés d’usinage ou de dépôts de surface. Ces micro-structurations sont également le résultat des procédés classiques de fabrication des surfaces d’échanges qui créent en raison des imperfections des outils et des phénomènes d’usure de ceux-ci des petites variations géométriques des surfaces d’échange. Au final, ces micro-structurations qu’elles soient voulues, ou obtenues par les variations géométriques imposées par le process industriel, ont des effets très importants sur les phénomènes de transition turbulente, les transferts thermiques, la diminution des pertes de charge, ainsi que sur les phénomènes de corrosion et d’encrassement.

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