Etude numérique de la convection naturelle dans une cavité carrée à paroi ondulée avec chicane horizontale attachée à la paroi chaude

Abstract

La convection naturelle laminaire dans une cavité carrée chauffée différentiellement avec une paroi droite froide ondulée et une ailette conductrice horizontale attachée à sa paroi chaude gauche a été étudiée numériquement. Les parois verticales sont maintenues à différentes températures isothermes tandis que les parois horizontales sont isolées. Le fluide remplissant la cavité est de l'air dont le nombre de Prandtl est de 0.71. L'étude a été effectuée pour le nombre de Rayleigh dans la gamme de 103 -106 , le rapport de conductivité thermique a été varié de 10 jusqu’à 105 , trois longueurs et positions d'ailettes ont été examinées (0.25, 0.5 et 0.75) et trois nombres d'ondulations ont été testés (une, deux et trois ondulations). L'amplitude de l'ondulation et l'épaisseur de l'ailette ont été maintenues constantes à 0.05 et 0.04 respectivement. Les équations gouvernantes ont été résolues par le code de calcul ANSYS Fluent 16.0 basé sur la méthode des volumes finis. Les champs thermique et dynamique ont été obtenus ainsi que le nombre de Nusselt local et moyen. Notre procédure de simulation a été validée en comparant les résultats obtenus avec ceux d'autres travaux. Les résultats obtenus montrent que l'augmentation de la conductivité thermique de l’ailette ou du nombre de Rayleigh augmente le nombre moyen de Nusselt, en particulier lorsque la longueur d’ailettes augmente. Il a été également constaté que la position de l'ailette améliore le transfert de chaleur surtout lorsque l'ailette est placée à l'opposé de la crête de la paroi ondulée. La tendance du nombre de Nusselt local est ondulée. L'effet du nombre d'ondulations apparaît lorsque la longueur de l'ailette est supérieure à 0.5. Le nombre de Nusselt moyen augmente lorsqu'une ailette conductrice est ajoutée à la cavité à paroi ondulée et sans ailette de 51,23% et 56,85% pour une et trois ondulations respectivement lorsque le nombre de Rayleigh est de 105 et la longueur de l'ailette est de 0.75.