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Page 1: BE volumes finis n.doc

8/17/2019 BE volumes finis n.doc

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TRAN DORIS MASTER PRO MECANIQUE

BE volumes finis n°1 :Refroidissement d’une ailette

Soit l’équation de la diffusion : 0=+   

  

qdx

dT  K 

dx

 Nous allons inté!e! "ette équation en a##liquant la $ét%ode des &olu$es finis et on o'tient

don" :

0=+−   hqdx

dT  K 

dx

dT  K 

w

w

e

e

Sa"%ant que ( et la se"tion sont "onstantes et % !e#!ésente le taille de l’élé$ent)

 Nous de&ons $ett!e "ette équation sous la fo!$e :

 µ S T aT aT a  E  E  P  P W W    =−+−   a&e"  P  E W  P    S aaa   −+=

A##liquons "ette équation au* e*t!é$ités de la #a!oi et au "ent!e et nous o'tenons don":

aP aE a+ S,

E*t!é$ité du #ointA   h K -

h K  0  AT 

h K hq

  .+

Au "ent!e

h

 K .

h

 K 

h

 K    hq

E*t!é$ité du

 #oint /   h

 K - 0

h

 K  BT 

h

 K hq

  .+

!1"e 2 "es !ésultats3 nous #ou&ons la $ett!e sous fo!$e $at!i"ielle :4A 56T7 86/7 d’ o9 en

!ésol&ons "ette sst;$e linéai!e3 on #eut dédui!e le &e"teu! te$#é!atu!e ) Don" #ou! !ésoud!e

"ette solution dis"!étisée3 on &a fai!e a##el au loi"iel Matla' <&oi! #!o!a$$e au &e!so=)

Résultat :

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

X

        T

distribution de la température pour 10 volumes de contrôle

 

solution discrétisée

solution exacte

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02360

380

400

420

440

460

480

500

520

540

X

        T

distribution de la température pour 30 volumes de contrôle

 

solution discrétisée

solution exacte

Conclusion :

En déte!$inant la dist!i'ution de la te$#é!atu!e #a! la $ét%ode des &olu$es finis3 on #eut

"onstate! que "ette solution dis"!étisée s’a##!o*i$e 'ien a la solution e*a"te $ais il !este

tou>ou!s des e!!eu!s d a##!o*i$ation #ou! un fai'le no$'!e d’élé$ents d’a#!;s la fiu!e #ou!

?0 élé$ents) Pa! "ont!e si on au$ente le no$'!e d’élé$ents dans la dist!i'ution de

te$#é!atu!e3 nous o'tenons une solution tout 2 satisfaisante #ou! un !ésultat équi&alent 2 la

solution e*a"te)

Programmation matlab :

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8/17/2019 BE volumes finis n.doc

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TRAN DORIS MASTER PRO MECANIQUE

%-----------------définition------------------------%

L=0.02;k=0.5;q=1000000;Ta=273.15+100;Tb=273.15+200;

%----------nombre de volme de !ontr"le------------------%

#=in$t&donner le nombre de volme' de !ontr"le(&);

%-------------taille d&n volme de !ontr"le-------------%

*=L#;

,=0(0.001(L;%-----------------------matri!e /-------------------%

/=ero'##);

for i=2(#

  /ii)=2k*;

  /ii-1)=-k*;

  /i-1i)=-k*;

end

%!ondition limite

/11)=3k*;/##)=3k*;

%---------------------'e!ond membre -----------------%

=*qone'#1);

%!ondition limite

11)=*q+2kTa*;#1)=*q+2kTb*;

%-------ré'oltion de la tem$ératre di'!réti'ée---------%

T=/4;

T1=ero'#+21);

for i=1(#

  T1i+11)=Ti1);

end

%!ondition limite

T111)=Ta;T1#+21)=Tb;

%$o'ition de la 'oltion di'!réti'ée

,1=ero'1#);

for i=0(#+1

,11i+1)=i*-*2);

end

,111)=0;,11#+2)=L;

%-----------------traa6e de' !orbe'----------------%

fi6re1);

*old on

6rid on

$lot,1T1,Tb-Ta)L+qL-,)2k)).,+Ta &r&);

label&,&);

8label&T&);

title&di'tribtion de la tem$ératre $or # volme' de !ontr"le&);

le6end&'oltion di'!réti'ée&&'oltion ea!te&)

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