Expérimentation et modélisation du transport d'énergie apporté par le phénomène d'ébullition nucléée

 

Frédéric Lesage

Cégep de l'Outaouais

 

Domaine : énergie

Programme projet de recherche pour les enseignants de collège

Concours 2014-2015

Le phénomène d'ébullition nucléée répond aux besoins industriels de transfert d'énergie thermique en raison de sa capacité de générer des taux d'évacuation de chaleur très élevés. La physique sous-jacente de ce transport d'énergie est étroitement liée aux caractéristiques des bulles de vapeur qui se forment sur des sites de nucléations. Lorsque ce phénomène est étudié à l'échelle d'une bulle individuelle, la forme de celle-ci est souvent simplifiée pour faciliter la computation numérique dans la résolution des équations de Naviers-Stokes.

Cependant, il est observé que sa forme évolue et que son comportement géométrique varie selon le site de nucléation. En conséquence, les caractéristiques associées à une bulle telles que son volume, sa fréquence cyclique, son angle de contact instantané et son transport d'énergie sont mal comprises. Dans ce document, une étude numérique portant sur l'équilibre de pression sur l'ensemble de l'interface d'une bulle de vapeur est proposée afin de générer le contour de la bulle considérée axisymétrique. Cette méthode sera validée expérimentalement pour des bulles de vapeur dites diabatiques afin de simuler l'ébullition nucléée pour une gamme importante de paramètres d'opération.

Cette étude propose de générer un aperçu complet de la forme d'une bulle et ses mécanismes physiques quantifiés par le nombre d'Eötvös afin de simuler l'évolution cyclique d'une bulle de vapeur et de modéliser le transport d'énergie de l'ébullition nucléée.