Étude de l’effet des rugosités artificielles sur l’optimisation des performances et des échanges thermiques par convection dans les capteurs solaires à air.

Abstract

La dégradation de l'environnement associée à l'utilisation des carburants d’origine fossile, de plus, l’augmentation des prix de ces derniers associée à l'augmentation de la demande d'énergie, sont tous des défis et des préoccupations qui ont obligé la communauté scientifique à développer des techniques efficaces d'extraction et d'utilisation des sources d'énergies renouvelables similaires à l'énergie du rayonnement solaire considérée comme une source d'énergie permanente, disponible en abondance et produisant de l'énergie propre. La conversion thermique de cette énergie par collecteur solaire thermique est la conversion la plus simple et la plus efficace, qui nous a conduit à étudier le problème d'amélioration de l'efficacité de ces collecteurs les plus simples, à savoir le capteur solaire à air, en prévoyant le canal actif dans ce dispositif avec différents obstacles pour augmenter l'échange de chaleur entre la plaque absorbante et l'air utile pendant un certain processus d'échange thermique ; ainsi, le but de cette thèse est d'améliorer le transfert de chaleur d’un capteur solaire thermique à air en insérant des obstacles (Nervures ou Chicanes) au niveau du conduit de l’air circulant. Une étude bibliographique extensive a été réalisée pour connaître les différentes techniques adoptées dans les recherches précédentes. Certains paramètres de conception ont été déterminés et un capteur solaire thermique à air a été construit au niveau de la plateforme de l’Unité de Recherche en Energie Renouvelables en Milieu Saharien et selon ces paramètres et les mesures qui ont été collectés au moyen d'équipements disponibles, des résultats numériques prédits ont été validés. Enfin, plusieurs études numériques ont été menées sur des conduits rectangulaires équipés de chicanes dans des conditions aux limites d’un capteur solaire thermique à air et l'influence de la géométrie de rugosité et des paramètres de fonctionnement sur les performances thermo hydrauliques ont été étudiées et comparées pour identifier les meilleures configurations bidimensionnelles de la rugosité