III-2.2. ANALYSES DE LA PROPAGATION DE L'ENTHALPIE
2.0
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
Fo P.E P.T
1.0
0.1
0.01
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
y/L
a-)
HEUGANG NDJANDA Audrey Steven
Thèse de Master of science, Option physique,
Spécialité Mécanique-Energétique/2012 Laboratoire
de Mécanique et de Modélisation des Systèmes Physiques,
Université de Dschang
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
y/L
b-)
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
0.1
2.0
1.5
0.01
1.0
Fo P.E P.T
1.0
3.0
2.5
2.0
0.08
1.5
1.0
Fo P.T P.E
0.5
64
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
y/L
b-)
HEUGANG NDJANDA Audrey Steven
Thèse de Master of science, Option physique,
Spécialité Mécanique-Energétique/2012 Laboratoire
de Mécanique et de Modélisation des Systèmes Physiques,
Université de Dschang
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
Fo P.T P.E
? * ? ? *
0. 1 5 ?
0.8 0.2 0.1 0.01
2.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
y/L
d-)
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
Fo P.T P.E
0.6 0.2 0.1 0.05
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
y/L
e-)
65
Figure III-21: profil de température
en milieu non-homogène à des instants variés avec a-)flux
imposés, b-) températures imposées, c-) conditions mixtes
(température / flux), d-)
convection aux frontières ( ), e-) convection aux
frontières ( ).
Il est à remarquer l'effet du signe de la pente de la
loi affine sur les figures III-21d-) et e-) avec l'inversion des positions
relatives de courbes obtenues. Ce qui exprime encore une fois les écarts
entre les modèles de propagation thermique.
HEUGANG NDJANDA Audrey Steven
Thèse de Master of science,
Option physique, Spécialité
Mécanique-Energétique/2012 Laboratoire de Mécanique et de
Modélisation des Systèmes Physiques, Université de
Dschang
66
III-2.2.RESULTATS NUMERIQUES: APPLICATIONS AUX MILIEUX
REELS
L'expérimentation numérique est
réalisée sur trois matériaux de type isolant
constitués respectivement de fibres de silice, de fibre de bois et de
mousse de polystyrène. Nous comparons les performances de ces
différents matériaux en vue de déterminer lequel des trois
est le mieux adapté à l'isolation thermique du bâtiment en
pays tropicaux tels qu'au
Cameroun. Chaque mur considéré a une hauteur et une
épaisseur .
Nous analysons dans cette étude deux cas d'isolation du
bâtiment : Isolation en zone chaude :
Nous supposons que chacun des matériaux est
exposé pendant une durée de à la
chaleur du soleil
La température initiale de l'air est fixée
à
h ? , 0
?
h ? , 1
? T ? T ? 4
s ?
1, 5106 ? ?
? T ? T ? 4
s ?
- 1, 5210 ? ?
?H ?
? H ?
La température voulue du coté intérieur
est
Les propriétés thermophysiques de l'air
étant calculées, on obtient de chaque coté du mur les
coefficients de convection de l'air respectifs (Annexe 2):
1.035
1.030
1.025
1.020
1.015
1.010
1.005
fibre de silice (Verre)
mousse de polystyrène
fibre de bois
1
1
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
y/ L
Figure III-22: Profil de température
dans l'isolant réel en zone chaude
HEUGANG NDJANDA Audrey Steven
Thèse de Master of science,
Option physique, Spécialité
Mécanique-Energétique/2012 Laboratoire de Mécanique et de
Modélisation des Systèmes Physiques, Université de
Dschang
67
Isolation en zone froide :
Nous supposons que chacun des matériaux est
exposé pendant une durée de à la à la
fraicheur
de la nuit.
La température initiale de l'air est fixée
à
? T ? T ?
s ?
h ? , 1 - 1, 5252
? ?
? H ?
La température voulue du coté intérieur
est
Les propriétés thermophysiques de l'air
étant calculées, on obtient de chaque coté du mur les
coefficients de convection de l'air respectifs (Annexe 2):
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
y
0.997
0.996
0.995
0.994
0.993
0.992
0.991
0.990
0.989
0.988
0.987
0.986
0.985
0.984
fibre de bois
fibre de silice (Verre)
mousse de polystyrène
Figure III-23: Profil de température
dans l'isolant réel en zone froide
Les matériaux en fibres de verre et de bois
transmettent beaucoup moins la chaleur que la mousse de polystyrène dans
les deux cas d'isolation. Comme le montrent les figures III-21 et
III-22. En effet, en zone chaude la température
souhaitée dans le bâtiment se trouve en .
HEUGANG NDJANDA Audrey Steven
Thèse de Master of science,
Option physique, Spécialité
Mécanique-Energétique/2012 Laboratoire de Mécanique et de
Modélisation des Systèmes Physiques, Université de
Dschang
Et en zone froide, en . Le calcul de différences ( ou ) de
température
pour chaque matériau sur ces faces de l'isolant dans
chaque zone respectivement donne :
* (zone chaude) :
Mousse de polystyrène
Fibre de verre
Fibre de bois
* (zone froide) :
Mousse de polystyrène
Fibre de verre Fibre de bois
Ces calculs montrent qu'aussi bien en zone chaude qu'en
froide, les matériaux en fibres de silice et en fibre de bois, sur une
durée de quatre heures, libèrent moins de chaleur (en zone
chaude) et renvoient une considérable quantité de chaleur pendant
la même durée en zone froide. Or dans nos pays intertropicaux le
bois est beaucoup moins cher car nos forêts en regorgent abondamment.
D'où la préférence que nous lui accordons par rapport au
verre. Cette étude propose, de développer et d'améliorer
nos connaissances, par sa caractérisation et l'optimisation des
propriétés, du bois qui pourrait servir pour l'isolation
thermique des bâtiments dans notre pays.
68
HEUGANG NDJANDA Audrey Steven
Thèse de Master of science, Option physique,
Spécialité Mécanique-Energétique/2012 Laboratoire
de Mécanique et de Modélisation des Systèmes Physiques,
Université de Dschang
CONCLUSION
Dans ce chapitre, nous avons présenté les
résultats de l'expérimentation numérique de la
méthode des volumes de contrôles appliquée aux quatre
équations de conduction instationnaire développées au
chapitre précédent: les équations de diffusion et de
propagation de la température, les équations de diffusion et de
propagation de l'enthalpie. Ces résultats montrent:
? Un bon accord entre les modèles de diffusion et
propagation de la température et les
modèles analytiques disponibles dans la
littérature pour les milieux non-homogènes. ? Des écarts
importants entre la diffusion de l'enthalpie et la diffusion de
température.
? Des écarts importants entre la propagation de
l'enthalpie et la propagation de
température.
Nous notons également que ces écarts croissent
avec le temps et sont indépendants des conditions aux frontières
appliquées au milieu.
? Que les milieux en fibres de bois sont mieux adaptés
à l'isolation du bâtiment en climats tropicaux tels qu'au
Cameroun.
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HEUGANG NDJANDA Audrey Steven
Thèse de Master of science,
Option physique, Spécialité
Mécanique-Energétique/2012 Laboratoire de Mécanique et de
Modélisation des Systèmes Physiques, Université de
Dschang
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