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- Thème :
- Energie
- Base :
- Génie énergétique
- Rubrique :
- Thermodynamique. Énergétique
dossier :
Convertisseurs thermoacoustiques - Effet thermoacoustique
Professeur, université de Franche-Comté, CNRS
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base documentaire « Génie énergétique »
sommaire :
La thermoacoustique est une discipline relativement jeune au carrefour de la thermodynamique, de la thermique et de l'acoustique. Elle offre des effets très variés basés sur l'interaction entre un fluide en écoulement oscillant et une paroi solide présentant une répartition de température donnée. Ces effets complexes trouvent déjà des applications concrètes dans le refroidissement et la liquéfaction des gaz ainsi que dans de nouvelles générations de convertisseurs d'énergie thermique en énergie électrique de la même classe que les machines de Stirling à apport de chaleur externe. Une caractéristique des systèmes thermoacoustiques réside dans le fait qu'ils ne nécessitent pas ou peu de pièces en mouvement, présentant de ce fait un intérêt indéniable sur des convertisseurs classiques.
Cet article est le premier d'une série consacrée à la thermoacoustique ; les suivants sont :
- l'article [BE 8 061] consacré aux moteurs et générateurs thermo- acoustiques;
- l'article [BE 8 062] qui traite du dimensionnement et de la modélisation des systèmes thermoacoustiques ;
- l'article [BE 8 063] qui décrit les réalisations et combinaisons de moteurs et refroidisseurs thermoacoustiques.
| Notations et symboles | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Symbole |
Unité |
Définition | |||||||||||
A |
m2 |
section | |||||||||||
|
facteur de blocage (porosité) | ||||||||||||
c |
m · s–1 |
célérité des ondes | |||||||||||
cu |
m · s2 · kg–1 |
capacité thermoacoustique par unité de longueur (vitesse) | |||||||||||
cpg |
J · kg–1 · K–1 |
capacité calorifique à pression constante du gaz | |||||||||||
cpv |
J · kg–1 · K–1 |
capacité calorifique à volume constant | |||||||||||
dh |
m |
diamètre hydraulique | |||||||||||
f0? (?, s*) |
fonction thermoacoustique | ||||||||||||
g0 (s*) |
fonction thermoacoustique moyennée | ||||||||||||
|
partie imaginaire d'un nombre complexe | ||||||||||||
j |
pur imaginaire | ||||||||||||
h |
W · m–2 · K–1 |
coefficient de convection thermique | |||||||||||
|
W · m–2 |
flux d'enthalpie axial | |||||||||||
k |
m–1 |
nombre d'onde | |||||||||||
k |
N · m–1 |
coefficient de raideur de ressort | |||||||||||
keq |
W · m–1 · K–1 |
conductivité thermoacoustique équivalente | |||||||||||
kg |
W · m–1 · K–1 |
conductivité thermique du gaz | |||||||||||
|
kg · m–3 |
inductance thermoacoustique par unité de longueur (vitesse) | |||||||||||
|
m |
longueur | |||||||||||
m |
kg |
masse | |||||||||||
p |
Pa |
pression | |||||||||||
p0 |
Pa |
pression moyenne du gaz | |||||||||||
per |
m |
périmètre d'un canal | |||||||||||
Pr |
nombre de Prandtl | ||||||||||||
|
W · m–2 |
flux de chaleur axial | |||||||||||
|
partie réelle d'un nombre complexe | ||||||||||||
rh |
m |
rayon hydraulique | |||||||||||
rT |
résistance thermoacoustique de relaxation thermique | ||||||||||||
ru |
kg · s–1 · m–2 |
résistance thermoacoustique par unité de longueur (vitesse) | |||||||||||
S |
m2 |
surface, section | |||||||||||
T |
K |
température | |||||||||||
t |
s |
temps | |||||||||||
TOS |
taux d'onde stationnaire | ||||||||||||
u |
m · s–1 |
vitesse | |||||||||||
|
m · s–1 |
amplitude de la vitesse moyenne axiale | |||||||||||
|
m · s–1 |
amplitude de la vitesse second ordre | |||||||||||
|
W · m–2 |
flux d'énergie acoustique | |||||||||||
Wo |
nombre de Womersley | ||||||||||||
x |
m |
abscisse | |||||||||||
x* |
m |
élongation acoustique | |||||||||||
y |
m |
coordonnée transversale | |||||||||||
?T |
K · m–1 |
gradient thermique pariétal | |||||||||||
?crit |
K · m–1 |
gradient thermique critique | |||||||||||
?x |
m |
longueur du stack | |||||||||||
d? , sk |
m |
épaisseurs des couches limites visqueuse et thermique | |||||||||||
F |
potentiel acoustique | ||||||||||||
GT |
rapport des gradients thermiques pariétal et acoustique | ||||||||||||
? |
rapport des capacités calorifiques à pression et volume constant | ||||||||||||
? |
coordonnée transversale adimensionnelle | ||||||||||||
f |
phase | ||||||||||||
? |
m |
longueur d'onde | |||||||||||
µ |
kg · m · s–1 |
viscosité dynamique | |||||||||||
? |
kg · m–3 |
masse volumique | |||||||||||
|
kg · m–3 |
masse volumique moyenne du gaz | |||||||||||
? |
s–1 |
pulsation | |||||||||||
Indices |
|||||||||||||
a |
amplitude |
||||||||||||
c |
côté froid |
||||||||||||
e |
entrée |
||||||||||||
g |
gaz |
||||||||||||
h |
côté chaud |
||||||||||||
s |
sortie |
||||||||||||
t |
parois |
||||||||||||
© Techniques de l'Ingénieur, BE8060

















