Étude de la Convection Naturelle dans une Cavité Remplie par un Nanofluide par la Méthode de Boltzmann sur Réseau

Abstract

Cette étude présente une analyse numérique de l'amélioration du transfert de chaleur par convection naturelle dans une enceinte carrée remplie de nanofluide à différentes inclinaisons. Afin d'atteindre cet objectif, des simulations bidimensionnelles ont été réalisées à l'aide d'un code personnalisé basé sur la méthode de Boltzmann sur réseau thermique (TLBM) et une approche à double fonction de distribution (DDF) avec deux configurations de réseau différentes, à savoir D2Q9 pour le champ dynamique et D2Q5 pour le champ thermique. La comparaison des résultats numériques obtenus lors des travaux de validation pour le problème de la cavité carrée différentiellement chauffée pour fluide pur et nanofluide a montré un accord favorable avec les résultats rapportés dans la littérature. Une étude a été menée pour analyser les caractéristiques d'écoulement et de transfert de chaleur en variant le nombre de Grashof dans la plage de 103≤Gr≤105, la concentration de nanoparticules dans la plage de 0 %≤ϕ≤3 %, ainsi que la longueur de la portion chauffée et l'angle d'inclinaison dans les plages de 0.2≤ l/H≤0.8 et 0˚≤γ≤60˚, respectivement. Les résultats indiquent que le nombre de Nusselt augmente à mesure que les paramètres de contrôle augmentent, à l'exception de l'angle d'inclinaison. Les améliorations les plus élevées du transfert de chaleur ont été observées aux angles γ = 45˚ et γ = 30˚ pour Gr = 103 et Gr > 103, respectivement. Une corrélation pour le nombre de Nusselt a été établie spécifiquement pour le cas de γ=0˚, ce qui pourrait être d'une valeur significative dans le domaine de la gestion thermique pour les applications utilisant cette configuration particulière.