Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://ww

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/330887245 Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans un matériau biosourcé de construction Conference Paper · December 2016 CITATIONS 0 READS 282 4 authors, including: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: ICOME19 View project Lattice Boltzmann modeling for fluid flow and heat transfer View project Saidi Meriem University of Tunis El Manar Tunisie/ University of Perpignan Via Domitia France 10 PUBLICATIONS 35 CITATIONS SEE PROFILE Amel Soukaina Cherif University of Tunis El Manar 24 PUBLICATIONS 232 CITATIONS SEE PROFILE Sediki Ezeddine University of Tunis El Manar 18 PUBLICATIONS 72 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Saidi Meriem on 05 February 2019. The user has requested enhancement of the downloaded file. LES 9EMES JOURNEES TUNISIENNES SUR LES ECOULEMENTS ET LES TRANSFERTS Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans un matériau biosourcé de construction M.Saidi1 ; A.S. Cherif 2 ; B. Zeghmati 3 ; E. Sediki1 (1)UR: Rayonnement Thermique, FST, Université de Tunis El Manar 2092 Tunis, Tunisia (2) Laboratoire d’Energétique et des transferts Thermique et Massique, FST, Université Tunis El Manar (3)Laboratoire de Mathématiques et Physique, Université de Perpignan Via Domitia, Perpignan, France saidiimeriem@yahoo.fr Résumé: Dans ce travail, nous proposons une modélisation numérique des transferts couplés de chaleur et de masse au sein d'un matériau de construction de type biosourcé, placé dans l’air. Les équations des transferts de chaleur et de masse basées sur le modèle de Luikov, sont résolues par un schéma implicite aux différences finies et la méthode itérative de Gauss-Seidel. Les résultats sont présentés par les évolutions spatio-temporelles de la température et de la teneur en eau au sein du matériau. Nous avons analysé l'influence des conditions aux limites, la température de l'air, sur les transferts de chaleur et de masse au sein du matériau. Mots clés: Transfert couplé, matériau de construction, modèle de Luikov, différences finies 1. Introduction Les transferts thermique et massique dans un milieu poreux jouent un rôle très important dans plusieurs phénomènes naturels ou processus industriels, tels que l'infiltration des eaux de pluies dans les sols, le séchage, etc. Dans le domaine de l'habitat, de telles études contribuent à l'évaluation des performances thermiques d'un bâtiment [1]. Elles permettent ainsi d’estimer ses ambiances intérieures et de tirer des conclusions sur sa consommation énergétique. En effet, la plupart des matériaux intervenant dans la construction des bâtiments sont des matériaux poreux. Ils se caractérisent par une forte porosité, leur exposition à des conditions de température et d'humidité relative intérieures et extérieures variables affecte la durabilité de l’enveloppe et peut contribuer de façon significative aux déperditions énergétiques. Aussi, les transferts thermo-hydriques dans les matériaux poreux ont été le sujet d'intérêt de nombreux chercheurs. Philip et De Vries [2]ont élaboré un modèle qui caractérise les transferts de chaleur et de masse dans les milieux poreux non saturés. Luikov[3] a établit un modèle qui décrit les transferts couplés dans les milieux poreux hygroscopiques. Cette approche mis en évidence le phénomène de thermo-diffusion et établit qu’un thermo-gradient provoque le déplacement de l’humidité à l’intérieur du matériau. Crausse et al. [4] ont étudié deux modèles de calcul des répartitions spatiales de température et d'humidité dans une paroi de bâtiment. Ils ont étudié l'influence de la prise en compte ou non des effets d'hystérésis sur le comportement d'une paroi, pour diverses conditions d'environnement..Qin et al. [5] ont proposé un modèle mathématique qui sert à évaluer les transferts simultanées bidimensionnels de chaleur et de masse dans les matériaux poreux de construction soumis à différentes conditions aux limites. Ils ont essayé de prédire les distributions de température et d'humidité dans les matériaux dont les propriétés physiques sont variables. Ces travaux s'avèrent indispensable non seulement pour la caractérisation des matériaux mais aussi pour l’évaluation précise des performances d’un bâtiment. Dans ce travail, nous nous proposons d'étudier la réponse hygrothermique d'un matériau de construction en terre crue soumis à un échange de chaleur par convection avec l'air dans lequel il est disposé. 2. Modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse Le modèle physique est composé d'un bloc de terre comprimée assimilé à un parallélépipède de dimensions (L×l×h) placé dans l'air (figure 1). Nous supposons que la largeur de ce parallélépipède est suffisamment grande devant les autres dimensions pour que les transferts de chaleur soient bidimensionnels. Les parois verticales de ce matériau sont soumises à un échange convectif avec l'air. Soit le référentiel Cartésien (xoy) associé au modèle physique de BTC. L'abscisse [ox) est comptée positivement de gauche à droite; l'axe [oy) est perpendiculaire à [ox) et est orienté dans le sens opposé à la gravité, FIG.1 Modèle physique 2.1 Formulation mathématique 2.1.1 Hypothèses simplificatrices - Les propriétés thermo-physiques du matériau sont constantes, - Le matériau est assimilé à un milieu homogène et isotrope, - Il n'y a pas de déformation au cours des transferts, - Les transferts sont bidimensionnels, Compte tenu des hypothèses simplificatrices formulées ci-dessus les équations qui régissent les transferts simultanés de chaleur et de masse dans le milieu poreux sont celle du modèle de Luikov (1975)[2]. (1) (2) 2.1.2 Conditions initiales et aux limites - Conditions initiales t t0 ; t0 , étant l'instant à partir duquel débute l'interaction entre l'air et le milieu ambiant. T(x,y,t)=T0 ; w(x,y,t)=w0 (3) - Conditions aux limites Les faces supérieure et inférieure du bloc de matériau biosourcé (y=0 et y=L, 0 x l) sont adiabatiques, les flux de chaleur et de masse sont nuls: ; (4) A l'interface matériau-air (x=0 et x=l), la continuité des densités de flux de chaleur et de masse vérifie les expressions suivantes: (5) (6) A x=0 et x=l, 0 y L, w(x,y) est calculé à partir des isothermes de sorption d'Hunderson: k et n, des constantes caractéristiques du matériau déterminées expérimentalement. 2.1.3 Adimensionnalisation Les équations de transfert, les conditions initiales et aux limites sont adimensionnées avec les variables sans dimensions suivantes : (7) L'introduction des variables sans dimensions (7) dans les équations (1-2), les conditions initiales (3) et les 2 2 2 2 . v T p L T T T w D t x y C t                   2 2 2 2 2 2 2 2 . . m m w w w T T D D t x y x y                                , ( , ) (1 ). . . . ( , ) t f v m f x y T h T T x y L h w x y w x                , , . . ( , ) m m m f x y x y w T D D h w x y w x x               0 2 0 0 . ; ; ; ; T f T T D t x y w x y T t w L L T T L w             1 exp.( . . ) n HR k T w   , 0 x y T x      , 0 x y w x      0 1 1 f f T HR air 2 2 f f T HR air x l y L conditions aux limites (4-6) conduit à: (8) (9) Les conditions initiales et aux limites adimensionnelles s'écrivent: (10) (11) Le système des équations obtenu est résolu numériquement par un schéma implicite aux différences finies et la méthode itérative de Gauss Seidel. 3. Résultats et Discussion 3.1 Validation Afin d'assurer la validité de notre programme, nous avons comparé nos résultats avec quelques résultats de la littérature. Les distributions de la température et d'humidité déterminées numériquement par le modèle de Luikov, pour un problème de transfert de chaleur et de masse dans une couche de bois pendant le séchage, sont comparés avec celles obtenues par la solution analytique de Lui et al [5]. FIG.2 Teneur en eau (a) et température (b) au milieu et à la surface du couche du bois pendant le séchage L'accord entre nos résultats et ceux de Lui nous assurera la validité de notre code pour les problèmes d'estimation des distributions de chaleur et de masse dans les milieux poreux. 3.2 Sensibilité de maillage Avant l'exploitation du code développé, une étude de l'indépendance de maillage a été réalisée avec trois différents maillages (25×101, 21×51 et 17×67). Les résultats de cette étude sont obtenus en comparant les valeurs de température et de teneur en eau au niveau de la face externe (x=0) et la face interne (x=l) du matériau, là où les uploads/Ingenierie_Lourd/ modelisation-des-transferts-de-chaleur-et-de-masse-dans-un-materiau-biosource-de-construction.pdf