Etude de la convection naturelle dans une cavité symétriquement refroidie et chauffée par le bas avec des cloisons

Abstract

Le travail consiste à faire une analyse numérique de la convection naturelle dans une cavité rectangulaire fermée. Les parois verticales sont supposées froides, celle du haut est adiabatique et celle du bas et supposée chaude avec des obstacles. L’étude paramétrique est suivant la variation du nombre de Rayleigh et la présence des obstacles chauds sur la structure de l‘écoulement. L’analyse des résultats englobe l’étude des structures dynamiques et thermiques de l’écoulement, qui sont présentées sous forme des lignes de courant, des isothermes, des profils de température et des profils des vitesses. L’étude est réalisée en utilisant le logiciel Fluent basé sur la méthode des volumes finis. Les résultats ont montré que pour les trois configurations étudiées notamment, la cavité rectangulaire simple, la cavité rectangulaire avec un seul obstacle chaud et la cavité rectangulaire avec trois obstacles chauds, illustre que : la convection naturelle est liée fortement à l’augmentation du nombre de Rayleigh ; et la présence des obstacles chauds dans la cavité engendre une augmentation de la température dans l’enceinte fermée et une accélération des particules fluides. Abstract: The work consists of a numerical analysis of the natural convection in a closed rectangular cavity. The vertical walls are supposed to be cold; the top is adiabatic and the bottom is supposed to be warm with obstacles. The parametric study is according to the variation of the Rayleigh number and the presence of hot obstacles on the flow structure. The analysis of the results includes the study of dynamic and thermal flow structures, which are presented in the form of streamlines, isotherms, temperature profiles and velocity profiles. The study is carried out using the Fluent software based on the finite volume method. The results showed that for the three configurations studied in particular, the simple rectangular cavity, the rectangular cavity with a single hot obstacle and the rectangular cavity with three hot obstacles, illustrates that: natural convection is strongly related to the increase in the Rayleigh number; and the presence of hot obstacles in the cavity causes an increase in the temperature in the closed enclosure and an acceleration of the fluid particles. 3 ملخص: يتكون العمل من تحليل عددي للحمل الطبيعي في تجويف مستطيل مغلق. من المفترض أن تكون الجدران الرأسية باردة، والقمة غدية ومن المفترض أن يكون القاع دافئًا مع وجود ا لتباين رقم Rayleigh ووجود عوائق ساخنة على عقبات. يتم إجراء الدراسة المحورية وفقً هيكل التدفق. يشمل تحليل النتائج دراسة هياكل التدفق الديناميكي والحراري، والتي يتم تقديمها في شكل خطوط حالية، وخطوط الحرارة، ومالمح درجات الحرارة، ومالمح السرعة. يتم إجراء الدراسة باستخدام برنامج Fluent بنا ًء على طريقة الحجم المحدود. أظهرت النتائج أنه بالنسبة للتكوينات الثالثة التي تمت دراستها على وجه الخصوص، فإن التجويف المستطيل البسيط والتجويف المستطيل مع عقبة ساخنة واحدة والتجويف المستطيل ا بزيادة ا وثيقً مع ثالث عوائق ساخنة، توضح أن: الحمل الحراري الطبيعي مرتبط ارتباطً عدد رايلي؛ ووجود عوائق ساخنة في التجويف يسبب زيادة في درجة الحرارة في السياج المغلق وتسارع في جزيئات السائل