Contribution à la modélisation numérique des transferts thermiques couplés : conduction, convection et rayonnement dans les systèmes bidimensionnels

Abstract

Ce travail porte sur la modélisation numérique des transferts thermiques couplés : convection naturelle ; conduction et rayonnement dans des systèmes fermés (cavités) et ouverts (cheminées). La géométrie est supposée bidimensionnelle, les écoulements laminaires et les surfaces solides grises et isotropes en émission/réflexion. Les équations différentionnelles gouvernant le système sont discrétisées à l’aide de la méthode des volumes finis e conservant les variables primitives : pression, vitesse et température. Le couplage pression-vitesse est traité à l’aide de l’algorithme SIMPLER et les systèmes algébriques obtenus sont résolus par la méthode des gradients conjugués. Les résultats obtenus montrent que (i) le rayonnement thermique augmente considérablement le transfert de chaleur et la circulation d’air dans la cavité et uniformise les températures de surfaces dans chaque région de la cavité, (ii) le bloc solide, localisé à l’intérieur de la cavité, provoque une diminution du transfert de chaleur par blocage de l’écoulement et des échanges radiatifs, (iii) pour un meilleur transfert de chaleur, la partition doit être localisée prés de l’entrée de la cheminée, (iv) l’augmentation de la dimension de la partition provoque une diminution de chaleur et l’écoulement dans la cheminée, (v) l’effet de la dimension et de la position d’une ouverture supplémentaire, située sur le paroi adiabatique d’une cheminée asymétriquement chauffée, sur le transfert de chaleur global est considérable surtout en présence des échanges radiatifs.