Analyse de l’effet de la matrice poreuse sur le transfert thermique en régime turbulent dans un échangeur à plaques

Abstract

L’objet de cette étude est de caractériser le transfert de chaleur d’un écoulement turbulent dans un échangeur à plaques, muni d’une couche poreuse. Les parois sont maintenues à une température constante. Par ailleurs, l’écoulement est régi par les équations classiques de conservation (masse, énergie) et notamment l’équation moyennée de Darcy- Brinkman- Forchheimer. Cependant le tenseur de Reynolds est décrit par le modèle statistique en un seul point (k - ) a été adopté. Néanmoins, ce dernier a été modifié pour simuler l’écoulement turbulent en milieu poreux où nous prenons en considération le terme quadratique de Forchheimer dans les équations de l’énergie cinétique turbulente et le taux de dissipation. La résolution des équations obtenues a été effectuée numériquement par la méthode des volumes finis. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence l’influence de l’épaisseur de la couche poreuse, la perméabilité ainsi que la conductivité thermique effective sur l’écoulement et le transfert thermique. Par ailleurs, il a été constaté que l’énergie cinétique turbulente est fortement influencée par la perméabilité et l’épaisseur de la couche poreuse. En outre un autre résultat substantiel a été étudié, il s’agit du rapport des conductivités thermiques car il a été constaté que ce rapport améliore notablement le transfert de chaleur sous certaines conditions.