Missions:

Au sein du Laboratoire des Composants et Systèmes Thermiques (LCST) du CEA-LITEN à Grenoble, le stage a pour objet la modélisation/simulation par CFD du fonctionnement de tubes vortex, dans le but de mieux comprendre leur fonctionnement et proposer des designs améliorés.
Un tube vortex (ou tube de Ranque, ou tube de Ranque-Hilsch) est un dispositif thermique permettant de séparer un écoulement d’air sous pression en deux écoulements à plus basse pression, l’un plus froid et l’autre plus chaud que l’écoulement initial. Ces systèmes se retrouvent dans de nombreux domaines d’applications techniques (refroidissement d’outils de coupe, d’armoires électriques…). Des applications innovantes des tubes vortex sont envisagées pour le refroidissement de dispositifs électroniques, ce qui nécessite le développement de tubes de plus petite taille (les tubes les plus petits actuellement mesurent ~10cm de long).
Préliminairement au stage, une simulation (sous Fluent) d’un tube vortex a été développée et recalée sur des données expérimentales de la littérature. Les objectifs du stage sont dans un premier temps d’évaluer l’effet sur la simulation de différentes façons de représenter les conditions aux limites. Dans un second temps, nous souhaitons évaluer jusqu’à quelle échelle l’effet vortex est présent, et proposer un design de tube vortex miniaturisé.
Le stage s’articulera sur les points suivants :
• Etude bibliographique orientée sur les modélisations / simulations CFD de tubes vortex,
• Prise en main d’un modèle numérique CFD de tube vortex développé avec Fluent et recalé sur des données expérimentales,
• Evaluation de l’impact du mode de représentation des conditions aux limites sur la simulation (temps de calcul, résultats),
• Evaluation de l’évolution des performances lorsque l’échelle du tube diminue, et proposition de design de tube vortex miniaturisé.
• Analyse des résultats et recommandations.