"Modélisation numérique et théorique de la convection naturelle des nanofluides en cavité rectangulaire verticale sous l’effet d’un champ magnétique "

Abstract

La convection naturelle a été particulièrement considérablement étudiée ces dernières années à cause de ses nombreuses applications tant au niveau technologique que théorique. En particulier, le besoin d’améliorer les transferts thermiques des fluides a donné naissance au développement des nanofluides. Dotés de propriétés physico-chimiques particulières et intéressantes, telles que leur importante conductivité thermique, les nanofluides offrent un coefficient de transfert thermique imbattable par les autres caloporteurs. Parmi les applications potentielles des nanofluides, on peut citer l’extraction de l’énergie géothermique, la croissance cristalline où l'on essaie d'obtenir un monocristal à partir d'un mélange fondu, l’isolation thermique des bâtiments, l’exploitation des réserves et pétrolières la dispersion des polluants dans les aquifères, etc. Dans la présente thèse, on effectue une étude théorique et numérique 2D du phénomène de la convection naturelle dans une cavité rectangulaire verticale remplie par un nanofluide constitué d’une base fluide (eau) et de nanoparticule d’oxyde d’aluminium Al2O3, les propriétés thermodynamiques sont constantes à l’exception de la densité volumique qui varie linéairement avec la température selon l’approximation de Boussinesq. Les parois horizontales de l’enceinte sont supposées rigides, imperméables et adiabatiques. Les parois verticales sont maintenues à des températures constantes. La cavité soumise à un champ magnétique uniforme constante suivant la direction z. Ce problème physique est modélisé par les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l’énergie dans un système de coordonnée cartésienne accompagné des conditions aux limites appropriées. Ces systèmes d’équations ont été résolus par la méthode des volumes finis et un code numérique établi par Fortran. Les champs dynamiques et thermiques sont obtenus pour différentes valeurs des nombres de Rayleigh, pour différentes fractions volumiques des concentrations des nanoparticules et différents nombres de Hartmann.