[{"data":1,"prerenderedAt":86},["ShallowReactive",2],{"$fhuq4uz1a26du":3},{"slug":4,"publishedAt":5,"category":6,"title":7,"summary":8,"image":9,"imageAlt":14,"readingMinutes":15,"serviceId":16,"keywords":17,"imageCaption":22,"sections":23,"sources":76},"drop-shaped-tubes-heat-transfer","2026-10-12","guides","Tubes en goutte ou tubes circulaires : le transfert thermique","Les tubes en forme de goutte gardent l’écoulement attaché plus longtemps que les tubes circulaires. Effet sur le transfert thermique, la perte de charge et la puissance de pompage, et limites.",{"src":10,"thumbnail":11,"width":12,"height":13},"\u002Fassets\u002Fcfd-cases\u002Fexternal\u002Fimages\u002F06.webp","\u002Fbrand\u002Fstudies\u002Fexternal.svg",1448,1086,"Illustration DEEB-FLOW de lignes de courant autour de tubes circulaire, en forme de came et en goutte",5,"thermal",[18,19,20,21],"tubes en forme de goutte transfert thermique","tubes non circulaires écoulement transversal","faisceau de tubes en goutte","perte de charge faisceau tubulaire","Illustration conceptuelle issue de la bibliothèque de cas DEEB-FLOW. Elle ne constitue pas un résultat de cet article.",[24,30,39,48,54,61,71],{"id":25,"title":26,"paragraphs":27},"circular-tube","Un tube circulaire est une mauvaise forme pour l’écoulement extérieur",[28,29],"Un tube circulaire est facile à fabriquer, facile à nettoyer et tient bien la pression. Pour le fluide qui le traverse perpendiculairement, c’est une mauvaise forme. L’écoulement suit la moitié avant du cylindre, décolle juste après la partie la plus large et laisse un sillage large et lent. Ce sillage est une traînée que vous payez au ventilateur ou à la pompe, et la surface située dessous échange mal la chaleur. Dans un faisceau, cette perte se répète à chaque rangée.","Un tube en forme de goutte pose la question évidente : garder un nez rond, effiler l’arrière, et voir quelle part de cette perte on récupère. Une bonne partie de mes recherches a porté sur cette question. Cet article résume ce que ces travaux montrent et où l’idée atteint ses limites.",{"id":31,"title":32,"paragraphs":33},"what-changes","Qu’est-ce qui change quand le tube est profilé ?",[34],{"list":35},[36,37,38],"**Le décollement recule.** Sur la queue effilée, la pression se rétablit plus doucement, et la couche limite reste attachée sur une plus grande partie de la surface.","**Le sillage se rétrécit.** Une zone plus petite de fluide lent et recirculant derrière chaque tube réduit la traînée de forme, qui constitue l’essentiel de la perte de charge en écoulement transversal.","**Une plus grande part de la surface travaille.** L’arrière d’un tube circulaire se trouve dans son propre sillage. La queue d’un tube en goutte reste au contact d’un fluide en mouvement.",{"id":40,"title":41,"paragraphs":42},"fair-comparison","Comment comparer équitablement deux formes de tubes ?",[43,44,47],"On obtient facilement plus de transfert thermique en poussant le fluide plus vite : comparer les seuls nombres de Nusselt ne suffit donc pas. La comparaison qui compte pour celui qui paie le ventilateur est la chaleur transférée pour une puissance de pompage donnée. Un critère courant met en regard le gain en nombre de Nusselt et le gain en coefficient de frottement, ce dernier rapport étant élevé à la puissance un tiers.",{"formula":45},[46],"ε = (Nu \u002F Nu₀) \u002F (f \u002F f₀)^(1\u002F3)","Selon ce critère, une forme l’emporte si elle cède un peu de transfert thermique et économise beaucoup de perte de charge, ce que le profilage tend à faire.",{"id":49,"title":50,"paragraphs":51},"single-tubes","Ce que nous avons trouvé pour les tubes isolés",[52,53],"Avec D. V. Sidenkov, j’ai étudié numériquement des tubes isolés en écoulement transversal, pour des nombres de Reynolds de 1,5 × 10³ à 26,5 × 10³. Le rapport d’axes L\u002FD allait de 1, soit un tube circulaire, à 4 par pas de 0,5. Nous avons présenté les coefficients locaux de transfert thermique, de pression et de frottement sur la surface et comparé les résultats aux données publiées.","Les tubes en goutte demandaient moins de puissance de pompage que le tube circulaire pour fournir le même transfert thermique dans les mêmes conditions. La forme la plus allongée, avec L\u002FD = 4, présentait les meilleures caractéristiques thermo-hydrodynamiques parmi celles étudiées. Ce travail a également fourni des corrélations pour le nombre de Nusselt moyen et le coefficient de frottement en fonction du nombre de Reynolds et du rapport d’axes.",{"id":55,"title":56,"paragraphs":57},"bundles","Un faisceau est plus qu’une série de tubes isolés",[58,59,60],"Dans un faisceau, chaque rangée se trouve dans le sillage de la précédente, si bien que le meilleur tube isolé ne donne pas automatiquement le meilleur faisceau. Dans une étude ultérieure, j’ai comparé des faisceaux en quinconce à six rangées pour des nombres de Reynolds de 1,78 × 10³ à 18,72 × 10³ : un faisceau de tubes circulaires, un de tubes en goutte et six dispositions mixtes.","Le faisceau entièrement en gouttes a une faible résistance, mais il cède aussi du transfert thermique. Mélanger les formes permet de le récupérer. L’alternance des rangées, avec des tubes circulaires aux rangées 1, 3 et 5 et des tubes en goutte aux rangées 2, 4 et 6, a augmenté le nombre de Nusselt moyen d’environ 1 à 8 % par rapport au faisceau circulaire et d’environ 48 à 49 % par rapport au faisceau en gouttes.","En performance thermo-hydraulique, les meilleures dispositions mixtes dépassent le faisceau entièrement en gouttes d’environ 14,5 % au plus faible nombre de Reynolds et de 2 à 4,5 % aux valeurs supérieures. La place de chaque forme dans le faisceau compte autant que la forme elle-même. La même idée, un faisceau associant tubes circulaires et tubes en goutte, fait l’objet du brevet RU-2848594.",{"id":62,"title":63,"paragraphs":64},"limits","Où l’idée atteint ses limites",[65,70],{"list":66},[67,68,69],"**L’angle d’attaque.** Un tube circulaire est indifférent à la direction de l’écoulement. Un tube en goutte ne l’est pas : tournez-le de côté et il devient un corps non profilé avec un large sillage. Le bénéfice mesuré en écoulement transversal idéal est une borne supérieure, d’où l’intérêt de vérifier l’écoulement d’approche réel dans le faisceau.","**La tenue à la pression.** Le cercle est la forme naturelle pour la pression interne. Un tube non circulaire sous pression tend à s’arrondir, ce qui crée des contraintes de flexion dans la paroi et modifie la forme extérieure sur laquelle vous comptiez. La vérification mécanique fait partie de la conception.","**La fabrication et le nettoyage.** Les plaques tubulaires, les outils de dudgeonnage et les équipements de nettoyage sont conçus pour des tubes ronds.","Aucune de ces limites n’écarte l’idée. Elles déterminent où elle a du sens : la récupération de chaleur côté gaz, à faible pression interne et avec un coût élevé de puissance de ventilation, lui convient mieux qu’un service liquide à haute pression.",{"id":72,"title":73,"paragraphs":74},"for-designers","Ce que cela signifie pour qui conçoit des échangeurs",[75],"Si votre contrainte est la puissance du ventilateur ou de la pompe et que le service autorise un tube non circulaire, les résultats publiés montrent une économie réelle. Trois questions décident si elle subsiste dans votre appareil : quel est l’angle réel de l’écoulement d’approche dans le faisceau, que donne la disposition rangée par rangée, et le tube garde-t-il sa forme sous pression. La simulation permet de répondre aux trois avant de construire un prototype, et la dernière doit être confirmée par un essai.",[77,80,83],{"href":78,"label":79},"https:\u002F\u002Fdoi.org\u002F10.17586\u002F1606-4313-2020-19-3-91-99","Deeb and Sidenkov (2020), Vestnik Mezhdunarodnoi akademii kholoda: numerical investigation of heat transfer and aerodynamics of single drop-shaped tubes",{"href":81,"label":82},"https:\u002F\u002Fdoi.org\u002F10.33257\u002FPhChGD.23.2.987","Deeb (2022), Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics: thermal-aerodynamic characteristics of a staggered mixed bundle of circular and drop-shaped tubes",{"href":84,"label":85},"https:\u002F\u002Fdoi.org\u002F10.18698\u002F1812-3368-2021-2-102-117","Deeb, Sidenkov and Salokhin (2021), Herald of the Bauman Moscow State Technical University: circular, cam-shaped and drop-shaped tubes in cross-flow",1791759708809]