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Simulation numérique du transfert thermique conjugué dans des micro-canaux

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par Ilyes HAMLA
Université Menteuri Constantine. Faculté des sciences de l'ingénieur. Département de génie mécanique - Master en génie mécanique 2012
  

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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Université MENTEURI Constantine
Faculté des Sciences De L'ingénieur
Département De Génie Mécanique

Mémoire de Fin d'Etude pour l'Obtention du Diplôme de MASTER en Génie Mécanique

OPTION : Génie Thermique Et Energétique
THEME :

SIMULATION NUMERIQUE DU TRANSFERT
THERMIQUE CONJUGUE DANS DES MICRO-CANAUX

Proposé et dirigé par : Réalisé par :

Pr: KADJA Mahfoud - HAMLA Ilyes

-CHOUCHENE Youcef

Promotion : juin 2012

Je dédie ce modeste travail à :

mon dieu.

mes très chers parents.

mes frères et soeurs.

toute ma famille.

tous mes amis.

Ilyes

Je dédie ce modeste travail à :

mon dieu.

mes très chers parents.

mes frères et soeurs.

toute ma famille.

tous mes amis.

youcef

Nous remercions en premier lieu Dieu tout puissant pour nous avoir accordés la puissance et la volonté de terminer ce travail, puis...

Nous remercions vivement et chaleureusement Monsieur M.KADJA, Professeur à l'Université Mentouri Constantine, encadreur de ce mémoire, pour nous avoir soutenus et guidés tout au long de ce travail. Nous le remercions particulièrement pour la confiance qu'il nous a accordée, pour sa rigueur scientifique, pour sa patience et pour ses conseils judicieux qui ont contribué à l'accomplissement de ce travail.

Nous tenons à exprimer nos remerciements à Monsieur R .BESSAIH, professeur à l'Université Mentouri-Constantine, responsable de la spécialité. Qu'il trouve ici l'expression de notre profonde gratitude pour l'aide qu'il nous a fournie tout au long de la formation.

Aussi, nous remercions l'ensemble des enseignants du département de génie

mécanique pour la bonne formation et les conseils que nous avons reçus de leur part.

Tous nos remerciements à nos amis et collègues pour leur soutien et leur gentillesse.

Nous remercions toutes personnes, qui, de près ou de loin, ont contribué à l'aboutissement de ce modeste travail.

A tous, nous tenons à exprimer nos sincères remerciements.

Ilyes et Youcef

Résumé :

En électronique de puissance, la gestion thermique est un processus indispensable pour évacuer la chaleur générée par les composants électroniques et alors mieux fonctionner dans des conditions adéquates. Laquelle est l'un des sujets de la recherche le plus avancé technologiquement. La taille réduite des nouvelles générations de microprocesseurs exige des systèmes de refroidissement très modernes. Les échangeurs de chaleur à micro-canaux ont des substrats en silicone qui est l'une des méthodes qui attire une attention considérable à nos jours : ce sont des micro-canaux très fins donnant un très grand taux d'échange de chaleur convectif et offrant la possibilité de couvrir le besoin du refroidissement des microprocesseurs dans le futur. Dans notre projet nous avons étudié un écoulement laminaire (R=51, 84, et 169) à l'intérieur d'un micro-canal de section rectangulaire de diamètre hydraulique égal à (86um) pour une seule phase de l'écoulement du liquide. Le modèle du micro-canal en question est constitué d'un substrat en silicone (puits de chaleur) de (10mm=10000um) de longueur, (57um) de largeur, et (180um) de profondeur usiné sur la longueur entière. L'eau à (293K) s'écoule à l'intérieur comme fluide de refroidissement. Le coefficient local du transfert de chaleur, le nombre de NUSSELT moyen sont calculés et tracés avec des nombre de Reynolds égaux à (51, 84 et 169). Les résultats sont obtenus pour les flux suivants (50W/cm2, 90W/cm2, et 150W/cm2). A partir de ces résultats, nous avons tiré les conclusions suivantes :

· Le transfert thermique combiné convection-conduction dans le micro-canal est bien simulé d'après l'analyse des profils de températures traversant en même temps le solide et le fluide. La chaleur diffusée par conduction dans le solide avant d'atteindre le fluide par convection, qui la véhicule vers l'extérieur.

· L'examen des nombres de Nusselt montre que le fluide reçoit la plus grande partie de sa chaleur dans la région d'entrée du micro-canal et plus celui-ci avance dans le micro-canal, plus il s'échauffe, donc la différence entre sa température et celle des parois du micro-canal diminue.

· Les pertes de charge calculées sont en très bon accord avec les formules théoriques classiques.

Mots clés: transfert de chaleur conjugué, la dissipation visqueuse, micro-canaux, simulation numérique.

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