Modélisation des écoulements avec transfert de chaleur dans les cavités à surfaces ailettées

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse est relatif à l’analyse des effets de certains paramètres sur l’écoulement de fluide et le transfert de chaleur dans les cavités à surfaces ailettées. La paroi inférieure chaude de la cavité est à surface ailettée avec température variable à profil sinusoïdal ou linéaire. La paroi supérieure est à température constante froide. Les parois latérales sont adiabatiques. La modélisation mathématique du problème est établie sur la base des équations de bilan de conservation pour le cas d’un écoulement laminaire autour d’une surface ailettée. Les aspects, thermique et hydrodynamique de l’écoulement de fluide, ont été analysés par résolution numérique des équations gouvernantes en utilisant la méthode des volumes finis avec des conditions aux limites bien adaptées. Les nombres de Rayleigh considérées sont dans l’intervalle, 103 à 106, alors que le nombre de Prandtl est pris égal à 0.71. Le code de calcul développé dans le cadre de cette étude a été validé sur la base des solutions Benchmark de De Vahl Davis et des résultats issus de la littérature. Les résultats présentés sont relatifs aux isothermes, aux lignes de courant, à la distribution de vitesses autour des surfaces ailettées et au nombre de Nusselt pour différents paramètres géométriques. L’étude est axée principalement sur l’influence du nombre de Rayleigh, de la température superficielle chaude, du nombre d’ailettes, et de leur espacement, sur la configuration d’écoulement et le transfert de chaleur dans les cavités.