Simulation numérique du fonctionnement d'un réfrigérateur magnétique

Abstract

Le travail réalisé dans le cadre de ce mémoire est une contribution à l'étude et à la modélisation numérique d'un système de réfrigération magnétique. Pour ce faire; sont considérées les équations régissant l’écoulement et le transfert de chaleur du fluide (les équations de Navier-Stokes, de continuité, d’énergie), ainsi que l’équation d’énergie et la théorie du champ moléculaire pour le solide. Le modèle mathématique résultant est discrétisé suivant la méthode implicite des différences finies et de la méthode des volumes finis. Un code informatique (en C++) a été mis au point et validé. Essentiellement, les résultats de simulation dans la plage de température allant de 25°C à 0°C, et pour des champs magnétiques de 3, 5 et 7 Tesla ont été présentés et discutés. Ce mémoire comprend quatre chapitres: Dans le premier chapitre, on donnera un aperçu sur la réfrigération magnétique, son historique, ensuite un survol sur sa formulation thermodynamique. Enfin, on présentera une revue des travaux antérieurs, et situer la contribution du présent travail. Le deuxième chapitre est consacré à la formulation du modèle mathématique, et à la description du dispositif thermique. On y présentera les équations régissant les écoulements et les transferts thermiques, ainsi que le modèle de calcul de l’effet magnétocalorique et des chaleurs spécifiques. Ensuite, le troisième chapitre présente le développement de la méthode numérique suivie d'un organigramme de calcul pour chaque modèle. Enfin, le quatrième chapitre sera consacré aux résultats: on commencera par une validation du code par des problèmes type, ensuite on exposera quelques résultats obtenus par le code.