Numerical study of natural convection in a C-shaped enclosure

Abstract

In this work, we present a numerical study of natural convection in a C shaped cavity with the finite volume method using Fluent software. The aim of this study is to analyze the effect of different parameters such as : different heating portions, Aspect ratio and Prandtl number on the flow structures and heat transfer. The results of the CFD analysis for the studied configuration are presented in terms of streamlines, isotherms and average Nusselt number variations. The obtained results showed that heating portions, Rayleigh number and Prandtl number have a considerable impact on the flow structures. The results revealed that when increasing the Rayleigh number, the aspect ratio and the Prandtl number leads to an increase in the average Nusselt number and heat transfer. However, an increase in heating portion leads to a decrease in heat transfer. Keywords: C shaped cavity, natural convection, Prandlt number effect, CFD, finite volume method Résumé: Ce travail propose une étude de la convection naturelle dans une cavité en forme de C par la méthode des volumes finis en utilisant le code de calcul Fluent. L’objectif de l’étude est d’analyser l’impact des différentes portions de chauffage et de Prandtl en fonction du nombre de Rayleigh sur les diverses structures de l’écoulement et sur le transfert thermique. Les résultats de l’analyse CFD pour la configuration géométrique étudiée sont présentés sous forme de lignes de courant, de contours de température et de variations nombres de Nusselt moyens. Les résultats obtenus ont révélé que la variation des portions de chauffage, du nombre de Rayleigh et du nombre de Prandtl ont une influence considérable sur les différentes structures d’écoulement. Les résultats ont révélé que l’augmentation du nombre de Rayleigh, du rapport de forme et du nombre de Prandtl entraîne une augmentation du nombre de Nusselt moyen et du transfert de chaleur. Cependant, une augmentation de la portion de chauffage entraîne une diminution du transfert de chaleur. Mots clés : Cavité en forme de C, convection naturelle, effet du nombre de Prandtl, CFD, méthode des volumes finis. الملخص يقترح هذا العمل دراسة الحمل الحراري الطبيعي في تجويف على شكل حرف C بطريقة الحجم المحدود باستخدام كود حساب فلوينت. الهدف من الدراسة هو تحليل تأثير أجزاء التسخين المختلفة وأجزاء براندتل كدالة لرقم رايلي على هياكل التدفق المختلفة وعلى انتقال الحرارة. تم عرض نتائج تحليل CFD للتكوين الهندسي المدروس في شكل انسيابي وخطوط محيطية لدرجة الحرارة ومتوسط تغيرات رقم نسلت. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن اختالف أجزاء التسخين ورقم رايلي ورقم براندتل له تأثير كبير على هياكل الجريان المختلفة. أظهرت النتائج أن زيادة عدد رايلي ونسبة العرض إلى االرتفاع وعدد براندتل يؤدي إلى زيادة متوسط عدد نسلت وانتقال الحرارة. ومع ذلك، فإن زيادة نسبة التسخين تؤدي إلى انخفاض في نقل الحرارة.