Etude numérique des transferts thermiques convectifs avec nano-fluides dans une cavité : Convection Mixte

Abstract

Ce travail consiste à étudier la simulation numérique bidimensionnelle des écoulements confinés de la convection mixte laminaire stationnaire au sein d’une cavité carrée ventilée. La cavité est remplie par différents nanofluides et contenant deux portes (Orifices) d’entrée et de sortie de l’écoulement. La paroi verticale droite est maintenue à une température chaude, tandis que les autres parois sont considérée adiabatiques. Les équations qui régissent l’écoulement et le transfert thermique ont été résolues via la méthode des volumes finis en utilisant un schéma en loi de puissance (Power-Low). Les simulations numériques sont effectuées dans le cas de fluide pur (eau), et des mélanges de ce fluide de base et des nanoparticules (Ag, Cu, Al2O3, CuO et TiO2), pour un nombre de Ri variant de (0.04 à 4) et une fraction volumique des nanoparticules comprise entre (0% et 10%). L’étude présentée dans ce mémoire est divisée en deux parties. La première partie est consacrée à une étude dynamique dans laquelle on fixer le nombre de Grashof à 104, et on varie le nombre de Reynolds. La deuxième partie consacrée à une étude thermique dans laquelle le nombre de Reynolds est fixé à Re = 200, et le nombre de Grashof Gr varie. Les résultats numériques obtenus montrent que le transfert thermique augmente avec l'augmentation de la fraction volumique aussi que l’amélioration produit de la génération d’entropie et du transfert thermique augmente considérablement avec l’augmentation du nombre de Reynolds. Les nanoparticules les plus efficaces dans l’augmentation du taux d’échange thermique sont l’Ag et Cu. Ces derniers sont caractérisés par un grand nombre de Nusselt local, c'est-à-dire un très bon transfert thermique comparant avec celle des nanoparticules non métalliques Al2O3, CuO et TiO2.