Modélisation numérique des transferts thermiques convectifs en milieu poreux saturé non-Darcien
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Faculté des Sciences et Techniques - Fès
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Abstract
Au cours de ces dernières années, un effort de recherche considérable a été
consacré à l’étude du transfert de chaleur induit par convection naturelle au sein
d’un milieu poreux saturé par un fluide. L’intérêt pour ces phénomènes de convection
naturelle est dû aux nombreuses applications potentielles en ingénierie. Parmi ces
applications potentielles, on peut citer l’extraction de l’énergie géothermique, du
pétrole et du gaz à travers le sol, le refroidissement dans les réacteurs nucléaires,
l’isolation thermique des bâtiments, le problème de séchage des produits agroalimentaires,
etc,...
Dans la présente thèse, nous avons effectué une étude théorique et numérique du
phénomène de la convection naturelle ou mixte dans un milieu poreux non-Darcien
saturé de fluide newtonien incompressible , en régime laminaire autour d’une plaque
plane verticale, ou inclinée d’un angle par rapport à la verticale, soumise à une
température non uniforme et à une vitesse d’aspiration/injection, en absence ou
en présence d’une source/puits interne de chaleur, de la radiation thermique, et
de la dissipation visqueuse. L’extension de la loi de Darcy au modèle de Brinkman-
Forchheimer a été adoptée pour décrire le mouvement du fluide au sein de la matrice
poreuse. En premier lieu, le problème a été modélisé en adoptant une méthode de
similarité qui se ramène à un système d’équations différentielles non-linéaires de
troisième ordre. Ce dernièr a été résolu, numériquement, en utilisant la méthode
de Runge-Kutta-Fehlberg d’ordre 5 couplée avec une technique itérative de Tir. Les
effets des paramètres physiques contrôlant les phénomènes étudiées sur les solutions
de similarité sont étudiés et analysés en détail.
En second lieu, l’approche CFD a été utilisée, pour analyser l’effet du nombre de
Rayleigh sur la distribution du champ thermique et le taux du transfert de chaleur
à la surface de la plaque plane chauffée et posé verticalement dans un milieu poreux
non-Darcien saturé.
Description
Keywords
Transfert thermique, milieu poreux non-Darcien, plaque inclinée, méthode de similarité, Runge-Kutta-Fehlberg, approche CFD