Simulation numérique de la convection naturelle bidimensionnelle dans une cavité carrée différentiellement chauffée remplie d'air

Abstract

Ce travail consiste à étudier la simulation numérique de la convection naturelle bidimensionnelle laminaire et permanente dans une cavité carrée différentiellement chauffée remplie d’air. Les parois verticales soumises à des températures constantes, alors que les parois horizontales sont considérées comme adiabatiques. Le modèle mathématique utilisé décrivant notre problème a été développé en se basant sur les approximations de Boussinesq. Les équations de Navier Stokes et d’énergie ont été résolues à l’aide du code de calcul commercialisé (FluentT) par la méthode des volumes finis. L’étude effectuée est caractérisée par la visualisation graphique des contours de fonction de courant, des isothermes, des profils de vitesse suivant x et y et des profils de température en fonction de la variation du nombre de Rayleigh pour la convection naturelle pure. La variation du nombre de Rayleigh est effectuée dans la gamme de 10³ à 10⁶ pour différentes valeurs du rapport de forme et pour un nombre de Prandtl Pr = 0.72. Les résultats obtenus indiquent que l’augmentation du nombre de Nusselt est proportionnelle à l’augmentation du nombre de Rayleigh, par ailleurs, la convection naturelle est évidemment très sensible à la variation du rapport de forme. En effet, les résultats montrent que la configuration de la cavité verticale donne un meilleur transfert de chaleur. Le nombre de Nusselt moyen est une fonction décroissante du rapport d’aspect de la cavité.