Simulation numérique de la convection naturelle laminaire dans un réservoir cylindrique avec une paroi chauffée partiellement

Abstract

ملخص هدفمنعملناالىالنمذجةالعدديةللتدفقالحراريالطبيعيلسائلالغازالطبيعيالمسالفيالخزانتخزينأسطوانيرأسييتمتسخينهفيالجزءالسفليبمصدرحرارةمرسومومبردفيالجزءالعلوي. يتمتجميعكلهذهالمعلماتفيعدةللحاوية. يتمحلمعادلاتالحفظللكتلةوالزخمو Ɛ أرقامبدونأبعاد: رقمرايليوعدديروندونسبةالعرضالىالارتفاعالطاقةالتيتحاكينقلالحرارةبالحملالطبيعيفيالهندسةالأسطوانيةبواسطةبرنامج’’ بطلاقة’’ وهورمزتجارييعتمدعلىطريقةالحجمالمنتهية. تمالحصولعلىالنتائجلعدةقيملرقمرايليتتراوحبين103و106لقيممختلفةلنسبةالعرضالىالارتفاع. يتمتمثيلخذهالنتائجكتوزيعدرجةالحرارةوخطوطالتيارفيالتجويف. يتمتحديدانتقالالحرارةعبرالجدارالنشطمنخلالتحليلالتباينفيرقمنسلتكدالةلرقمرايلي.

الكلماتالمفتاحية: غازالميثان،الحملالحراريالطبيعي،التجويفالأسطواني،تخزينالغازالطبيعيالمسال.

Résumé Notre travail a pour objectif la modélisation numérique de l’écoulement naturelle convectif dé liquide GNL dans un réservoir de stockage cylindrique verticale Chauffée dans la partie inférieure avec une source de chaleur décrètes et refroidie dans la partie supérieur. L’ensemble de ces paramètres sont regroupés en plusieurs nombres adimensionnels : nombre de Rayleigh Ra, nombre de Prandtl Pr et le rapport de forme εde l’enceinte. Les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie qui simule le transfert thermique par convection naturelle dans une géométrie cylindrique est résolu par le logiciel CFD “ fluent ” qui est un code commercial basé sur la méthode des volumes finis. Des résultats sont obtenus pour plusieurs valeurs du le nombre de Rayleigh variant entre 103 et 106 pour différentes valeur du rapport de formeε. Ces résultats sont représentés sous forme de distribution de température et les lignes de courant dans la cavité. Le transfert de chaleur à travers la paroi active est déterminé en analysant la variation du nombre de Nusselt en fonction du nombre de Rayleigh. Les mots clés : gaz de Méthane, convection naturelle, cavité cylindrique, stockage de GNL.

Abstract Our work aims at the numerical modeling of the natural convective flow of LNG liquid in a vertical cylindrical storage tank Heated in the lower part with a heat source decreed and cooled in the upper part. All of these parameters are grouped into several dimensionless numbers: Rayleigh number Ra, Prandtl number Pr and the aspect ratio ε of the enclosure. The conservation equations for mass, momentum and energy, which simulates heat transfer by natural convection in cylindrical geometry, is solved by “fluent” CFD software which is a commercial code based on the volume method finished. Results are obtained for several values of the Rayleigh number varying between 103 and 106 for different values of the aspect ratio ε. These results are represented as temperature distribution and current lines in the cavity. The heat transfer through the active wall is determined by analyzing the variation of the Nusselt number as a function of the Rayleigh number. The key words: Methane gas, natural convection, cylindrical cavity, LNG storage