etude numerique et analytique des transferts thermiques par convection mixte dans des nanofluides confines

Abstract

La convection mixte dans une cavité rectangulaire allongée confinant un nanofluide, de type cuivre-eau, est étudiée analytiquement (approximation de l’écoulement parallèle) et numériquement (méthodes des volumes finis). L’écoulement est initié en imposant aux parois rigides et imperméables de l’enceinte des densités de flux de chaleur uniformes et à celle supérieure (couvercle) un mouvement uniforme (modèle de la cavité entraînée). Les paramètres de l’étude sont le rapport de forme de l’enceinte, , le nombre de Prandtl, , comparant la diffusion de la quantité de mouvement à celle de la chaleur, le nombre de Reynolds, Re, caractérisant la convection forcée, et celui de Richardson, Ri, mesurant l’importance relative des convections naturelle et forcée, auxquels il faut ajouter la fraction volumique solide, Φ, traduisant la concentration en nanoparticules. Trois situations sont examinées selon que la cavité est chauffée horizontalement, verticalement et suivant le sens du mouvement de la paroi supérieure. Les résultats obtenus dégagent un accord parfait entre les approches analytique et numérique et des controverses au niveau du transfert de chaleur laissant se poser la question quant à l’utilisation des nanofluides comme alternative prometteuse dans le contexte de la convection mixte.