Analyse du couplage convection rayonnement dans une cavité

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la modélisation et simulation numérique du transfert de chaleur par convection naturelle pure ainsi que le couplage entre la convection naturelle et le rayonnement thermique dans une cavité carrée de hauteur H. L’enceinte fermée est remplie avec un fluide incompressible de nombre de Prandtl égale 0.71, avec des parois horizontales adiabatiques et des parois verticales soumises à des températures différentes chaude et froide constantes. La modélisation et simulation en deux dimensions est effectué en utilisant le code Fluent basé sur la méthode des volumes finis, qui permet de résoudre les équations décrivant le modèle physique. L’analyse de la convection naturelle pure est effectuée pour différent nombre de Rayleigh (Ra=103, 104, 5.104, 105), et l’étude de l’impact du rayonnement sur l’écoulement de convection naturelle est effectuée avec deux modèles de rayonnement (DO (Discrete Ordinates Models) et DTRM) pour un nombre de Rayleigh constant. Les résultats sont présentés sous forme des lignes de courant, des isothermes, des profils des vitesses et de de températures. On constate que l’impact du couplage du la convection naturelle et du rayonnement sur les effets thermiques et dynamiques dans la cavité étudiée est très important en comparaison avec la convection naturelle pure. Mots clés : Convection naturelle pure-Rayonnement thermique-Couplage convection/rayonnement-Cavité fermée-nombre de Rayleigh. Abstract The work who is presented in the memory concerns the modelling and numerical simulation of heat transfer by pure natural convection also coupling between natural convection and thermal radiation in a square cavity of height H. The closed enclosure is filled with a fluid incompressible with a Prandtl number equal to 0.71, with adiabatic horizontal walls and vertical walls subjected to different temperatures: hot and cold. Two-dimensional modelling and simulation is performed using the fluent code basing on the finite volume, which solves the equations describing the physical model. The analyses of the natural pure convection are performed for different Rayleigh number (Ra= 103, 104, 5*104, 105), and the study of the impact of radiation on the flow of natural convection is carried out with two models of radiation: DO (Discrete Ordinates Models) and DTRM (Discrete Transfer Radiation Model) and this for a constant Rayleigh number. The results are presented in the form of streamlines, isotherms, profiles of velocities and temperatures. We can see that the impact of the coupling of natural convection and radiation on the thermal and dynamic effects in the studied cavity is very important in comparison with pure natural convection. Keywords: Pure natural convection-Thermal radiation-Convection / radiation coupling-Closed cavity-Rayleigh number.

ملخص

تتضمن هذه الأطروحة المقدمة محاكاة العددية لانتقال الحرارة عن طريق الحامل الحراري الطبيعي النقي بالإضافة إلى الاقتران بين الحامل الحراري الطبيعي والإشعاع الحراري في تجويف مربع بارتفاع.H غير قابل للضغط برقم Prandtl= 0.71 ، مع جدران علوية وسفلية ثابتة واما جدران رأسية تتعرض لدرجات حرارة مختلفة: ساخنة وباردة يتم تنفيذ محاكاة ثنائية الأبعاد باستخدام كود Fluent على أساس طريقة الحجم المحدود ، والتي تحل المعادلات التي تصف النموذج المادي. يتم تحليل الحامل الحراري الطبيعي النقي لعدد Rayleigh مختلف (Ra=103, 104, 5*104, 105) ),ويتم دراسة تأثير الإشعاع على تدفق الحمل الحراري الطبيعي مع اثنين نماذج الإشعاع: DO(نموذج منفصل) و DTRM (نموذج إشعاع النقل المنفصل) وهذا لعدد Rayleigh ثابت. يتم تقديم النتائج في شكل خطوط التيار، متساوي الحرارة، ملامح السرعات ودرجات الحرارة. نلاحظ أن تأثير اقتران الحمل الحراري الطبيعي والإشعاع على التأثيرات الحرارية والديناميكية في التجويف المدروس مهم جدًا بالمقارنة مع الحمل الحراري الطبيعي النقي. الكلمات المفتاحية: الحمل الحراري الطبيعي النقي - الإشعاع الحراري - الحمل الحراري / اقتران الإشعاع - التجويف المغلق - رقم رايلي.