Abstract FR:

De nos jours, le refroidissement par impact de jet est tres utilise dans le monde industriel sous des contraintes geometriques et aerothermiques variables. Cette technique permet de transferer une quantite de chaleur importante et ce sur une zone relativement localisee. L'etude abordee concerne, l'impact d'un jet plan d'air en espace confine sur une plaque plane chauffee a densite de flux injectee constante. Elle a pour objectif d'analyser le role du confinement sur l'ecoulement et sur le transfert de chaleur et notamment de comprendre les phenomenes transitionnels et oscillatoires a faible nombre de reynolds. Pour ce faire, cette etude s'appuie sur une partie experimentale importante, mais aussi sur une approche theorique basee sur l'equation d'orr sommerfeld pour les modes instables, et l'equation d'amplitude de landau pour les oscillations auto-entretenues. Au cours de ces travaux, une collaboration a ete initie entre trois laboratoires universitaires, imft (institut de mecanique des fluides de toulouse), le leseth (laboratoire etude des systemes et de l'environnement thermique de l'homme) et le cethil (centre de thermique de lyon). Cette collaboration a permis de mettre au point un dispositif experimental ainsi que l'utilisation de techniques de mesure ou/et de visualisation perfectionnees. Le champ dynamique a ete visualise par tomographie laser a l'aide d'une camera rapide et mesure par anemometrie fil chaud. Le champ thermique a ete cartographie par interferometrie holographique en temps reel et les conditions aux limites ont ete mesurees par thermocouples. Trois configurations geometriques de confinement ont ete principalement etudiees (h/e = 2, 4 et 8) et ce pour une plage de nombre de reynolds, base sur l'epaisseur de la fente (e), correspondant a un regime laminaire (re i<800). Une analyse de stabilite des profils de vitesse, a l'aide d'un code resolvant l'equation d'orr sommerfeld, a permis de connaitre les modes instables des differentes parties de l'ecoulement. En confrontant cette etude avec l'experience, l'apparition d'un mode qui genere apres saturation une oscillation auto entretenue basse frequence est mis en evidence. De plus, nous montrons que cette instabilite s'amplifie seulement pour des rapports de confinement superieurs a 5 fois l'epaisseur du jet. Le gain apporte sur le transfert de chaleur par l'amplification de cette instabilite a pu etre montre du point de vue qualitatif et quantitatif.