ETUDE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DE LA CONVECTION MIXTE DANS UN CANAL AVEC CHAUFFAGE DISCONTINU

Abstract

Une étude numérique de la convection mixte laminaire dans un canal rectangulaire muni de sources de chaleur discrètes identiques, uniformément reparties sur l’une des parois tandis que l’autre est laissée adiabatique, a été présentée dans ce travail. Deux cas sont traités, un écoulement stable et un écoulement pulsé. Le système d'équations aux dérivées partielles régissant le phénomène est résolu par la méthode des volumes finis utilisant le code de calcul libre OpenFoam. La première application consiste à examiner les effets du nombre de Richardson, de Grashof, le sens de l’écoulement (assisté et contrarie), de la longueur des sources de chaleur et de leurs espacements sur l’écoulement et le transfert de chaleur avec un écoulement laminaire d’une vitesse uniforme à l’entrée de canal. Les résultats ont montré qu’en convection mixte assistée l’écoulement est similaire au cas d’une convection forcée dominante. Tandis que pour une convection naturelle contrariée, le phénomène est complexe et peut donner naissance à un écoulement inverse qui à son tour peut modifier totalement le transfert de chaleur. Ainsi, il a été trouvé que les paramètres (Ri, Gr, l’espacement et la longueur des sources de chaleur) agissent sur la vitesse de l’écoulement et sur les couches limites dynamiques et thermiques. Pour la deuxième application, nous avons considéré un écoulement laminaire pulsé à l’entrée de canal. Les effets du nombre de Richardson, des amplitudes et des fréquences de pulsation de la vitesse d’écoulement ont été examinés. Les résultats montrent que l’écoulement et la distribution de température sont affectés par l’évolution de l’amplitude et de la fréquence de pulsation. Ainsi, le taux de transfert de chaleur est maximal pour des fréquences de pulsation élevées.