Étude de la convection naturelle dans une cavité carrée différentiellement chauffée

Abstract

Dans ce travail, une simulation numérique de la convection naturelle dans une cavité carré différentiellement chauffée et remplie d'air été faite. La cavité est soumise à un gradient horizontal de température, dont la paroi droite est maintenue froide et la paroi gauche est chaude. Par ailleurs les autres parois sont maintenues adiabatiques. Les équations de conservation régissant l’écoulement de convection naturelle sont résolues par la méthode des volumes finis en utilisant le logiciel FLUENT 6.3.26. Les résultats de la simulation sont validés par une comparaison avec des travaux numériques et des travaux expérimentaux disponibles dans la littérature. En régime stationnaire, l’effet du nombre de Rayleigh sur la structure de l’écoulement et les surfaces isothermes est présenté et discuté, pour le nombre de Rayleigh variant de 103, 104, 105, et 106. Les résultats obtenus montrent une forte dépendance entre le nombre de Rayleigh et l’intensité de l’écoulement, où l’écoulement de convection s’intense avec l’augmentation du Ra. Ainsi le taux de transfert de chaleur (Nu) augmente avec l’augmentation de Ra. قدمنا في هذا العمل، محاكاة عددية للحمل الحراري الطبيعي في تجويف مربع تفاضليا ساخن مليء بالهواء. التجويف يخضع لتدرج حراري أفقي، والذي يتم الاحتفاظ فيه على الجدار الأيمن بارد والجدار الأيسر ساخن. وعلاوة على ذلك الإبقاء على الجدران المتبقية ثابتة حراريا. المعادلات المتحكمة في تدفق الحمل الحراري الطبيعي حلت بواسطة برنامج فلوینت6.3.26. طریقة حل ھذا البرنامج تعتمد على طریقة الحجوم المنتھیة. يتم التحقق من صحة نتائج المحاكاة من خلال المقارنة مع الأعمال العددية والأعمال التجريبية السابقة. في النظام الدائم،یكون تأثیر عدد رایلي على شكل الانسیاب والحقل الحراري قدم ونوقش في ھذا العمل من أجل عدد رایلي یتراوح من 103و104 و105، و106، وتظھرالنتائج التيتم الحصول علیھا الاعتمادالقوي بین عدد رایلي و كثافة التدفق حیث تدفق الحمل الحراري یشتد مع زیادة عدد رایلي وبالتالي فإن معدل نقل الحرارة(Nu) يزيد مع زيادة العدد رایلي(Ra). In this work, a numerical simulation of natural convection in a square cavity differentially heated and filled of air was made. The cavity is subjected to a horizontal temperature gradient, wich the right wall is kept cold and the left wall is hot. Furthermore the remaining walls are maintained adiabatic. The conservation equations governing the flow of natural convection are solved by the method of the finite volume using the FLUENT software 6.3.26. The simulation results are validated by comparison with digital works and experimental work available in the literature. In Steady state, the effect of the number of Rayleigh on the flow structure and the insulated surfaces is presented and discussed, for the number of Rayleigh variant of 103, 104, 105, and 106. The results show a strong dependency between the Rayleigh number and intensity of the flow, where the flow of convection is intense with the increase of the Ra. Thus the rate of heat transfers (Nu) increases with the increase of Ra