Language
Country/Area
No result found
La danse invisible du flux de chaleur : savez-vous comment l'histoire du transfert de chaleur conjugué affecte le progrès technologique
Dans la vague de la science et de la technologie modernes, la recherche sur la conduction thermique et la convection thermique continue de progresser, et le concept de transfert thermique conjugué, en particulier après l'utilisation généralisée des ordinateurs numériques, est devenu une étape clé. Depuis les règles empiriques de l'époque de Newton jusqu'à la modélisation mathématique d'aujourd'hui, ce processus a non seulement modifié la compréhension du flux de chaleur par la communauté scientifique, mais a également favorisé de nombreuses innovations technologiques. Lorsque nous discutons de l’histoire du transfert de chaleur conjugué, nous pouvons constater son impact profond sur diverses applications techniques.
Le fondement du transfert de chaleur conjugué est de décrire la façon dont la chaleur interagit entre un objet et le fluide qui l'entoure, et ce transfert de chaleur est piloté par l'interaction entre les deux objets.
Dans les années 1960, Theodore L. Perelman a proposé pour la première fois un problème de couplage impliquant le transfert de chaleur entre un écoulement de fluide et des solides, et a inventé le terme « problème de transfert de chaleur conjugué ». Depuis, Perelman et son collègue A.V. Luikov ont progressivement développé cette théorie. À cette époque, de nombreux chercheurs ont également commencé à utiliser diverses méthodes pour résoudre des problèmes simples et combiner des solutions entre solides et fluides à leurs interfaces. Ces études pionnières ont non seulement établi les bases académiques du transfert de chaleur conjugué, mais ont également ouvert la voie à des progrès technologiques ultérieurs.
La formation du problème conjugué du transfert de chaleur implique deux systèmes d’équations, à savoir le domaine solide et le domaine fluide. Pour les pièces solides, qu'elles soient stables ou instables, l'équation de conduction thermique de Laplace ou de Poisson doit être prise en compte. Dans la partie fluide, selon le type d'écoulement, il faut utiliser l'équation de Navier-Stokes et l'équation énergétique correspondante. Pour un écoulement laminaire, la couche limite doit être prise en compte, tandis que dans le cas d'un écoulement turbulent, les équations de Navier-Stokes moyennées par Reynolds sont utilisées.
Les méthodes numériques sont devenues un moyen efficace de résoudre des problèmes conjugués. Grâce à des méthodes itératives, en supposant des conditions aux limites existant sur l'interface, des solutions sont progressivement obtenues.
Les méthodes de simulation numérique sont devenues de plus en plus matures avec l’amélioration de la puissance de calcul, ce qui constitue une base solide pour l’étude du transfert thermique conjugué. Parmi elles, la méthode de solution globale proposée par Patankar peut résoudre les équations des solides et des fluides en même temps, assurant la continuité des conditions aux limites. L'application de cette méthode améliore considérablement l'efficacité du transfert de chaleur pendant le processus de traitement, favorisant ainsi le progrès de la technologie médicale et technique.
Le transfert de chaleur conjugué n'est pas seulement une théorie scientifique, mais affecte également de nombreux domaines tels que l'aérospatiale, les réacteurs d'énergie nucléaire et la transformation des aliments avec son large éventail d'applications.
Depuis les années 1960, la méthode de transfert de chaleur conjuguée est devenue un outil puissant doté d’un large éventail d’applications, de la modélisation de systèmes d’ingénierie à l’exploration de phénomènes naturels. Des simples calculs techniques aux interactions fluides complexes, la gamme d’applications potentielles continue de s’élargir. En fait, la littérature examinée montre que cette méthode a été appliquée à plus de 100 cas et études différents au cours des cent dernières années et est toujours active dans les derniers résultats de la recherche scientifique.
De nos jours, il n’est pas difficile de constater que le domaine théorique du transfert de chaleur conjugué continue d’être combiné avec les technologies de l’information, favorisant ainsi le développement de la numérisation et de l’automatisation. À mesure que la technologie de la dynamique des fluides computationnelle (CFD) s’améliore, la précision et le champ d’application de cette méthode continueront sans aucun doute à s’étendre.
Dans les progrès de la recherche sur le transfert de chaleur conjugué, existe-t-il des domaines potentiels qui n’ont pas encore été explorés à l’avenir ? Peut-être que ce type de réflexion peut inspirer davantage de motivation pour l’innovation et l’exploration ?
