Etude des écoulements de convection thermosolutale dans un espace annulaire conique vertical

Abstract

RÉSUMÉ L’objet du présent travail est d’étudier numériquement le transfert de chaleur par convection naturelle au sein d'une géométrie annulaire verticale. Ces configurations sont d’un intérêt capital dans le domaine des applications industrielles ou des systèmes produisant l'énergie nucléaire ou chimique. A ce propos, les travaux de la présente thèse consistent en une étude de la convection libre et mixte d’un écoulement thermique incompressible bidimensionnelle d’air au sein d’une cavité conique annulaire verticale. Les équations de continuité, de quantité de mouvement et d’énergie ont été résolues par la méthode des volumes finis en utilisant le code commercial Fluent. De plus, les résultats numériques en termes de nombre de Nusselt ont été comparés avec ceux de la littérature. Les résultats concernant le champ dynamique et thermique d’un écoulement ont été présentés et discutés pour des différents nombres de Rayleigh et Reynolds. L’influence de la géométrie (les rapports de forme et de hauteur) a été mise en exergue.

Abstract The purpose of this work is to numerically study the heat transfer by natural convection in a vertical annular geometry. These configurations are of a capital interest in the field of industrial applications or systems producing nuclear or chemical energy. In this regard, the work of this thesis consists of a study of free convection and combination of a two-dimensional incompressible thermal flow of air in a vertical annular tapered cavity. The equations of continuity, momentum and energy were solved by the finite volume method using FLUENT commercial code. In addition, the numerical results in terms of Nusselt number were compared with those of the literature. The results for the dynamic and thermal field flow were presented and discussed for different Rayleigh numbers and Reynolds. The geometry influence (the aspect ratio and height ratio) was taken into account.

ملخص الغرض من ھذا العمل ھو دراسة عددیة لنقل الحرارة بواسطة الحمل الحراري الطبیعي في الھندسة الحلقیة العمودیة. ھذه التشكیلات ذات أھمیة كبرى في مجال التطبیقات الصناعیة المنتجة للطاقة النوویة أو الكیمیائیة وفي ھذا الصدد، فإن عمل ھذه الأطروحة یتكون من دراسة الحمل الحراري الحر والمختلط مع التدفق الحراري غیر قابل للانضغاط ثنائي الأبعاد من الھواء في تجویف مخروطي الحلقي العمودي. استخدمت المعادلات لاستمراریة والزخم والطاقة والتي تم حلھا عن طریق الأسلوب حجم محدود باستعمال رمز التجاري بطلاقة. بالإضافة إلى ذلك، تمت مقارنة النتائج العددیة من حیث عدد نسلت مع تلك الموجودة في الكتابات. وعرضت النتائج لتدفق المجال الحیوي والحراریة ومناقشتھا للأعداد مختلفة من رایلي ورینولدز. تم تسلیط الضوء على تأثیر الھندسة العلاقة بین الشكل والارتفاع .