Numerical study of the mixed convection heat transfer in annulus heated by joulean effect

Abstract FRE

Dans le présent travail, on étudie numériquement le transfert de chaleur conjugué tridimensionnel dans un espace annulaire compris entre deux cylindriques concentriques horizontaux, dont le cylindre extérieur est soumis à une production d’énergie interne générée par effet Joule à travers son épaisseur tandis que celui intérieur est adiabatique.

La convection thermique dans le domaine fluide est conjuguée à une conduction thermique dans le solide.

Les propriétés physiques du fluide sont thermo-dépendantes et les pertes thermiques vers le milieu externe seront prises en compte.

Les équations modélisantes de continuité, de mouvement et de l’énergie sont numériquement résolues par la méthode des volumes finis avec une discrétisation spatiotemporelle du second ordre.

Les résultats obtenus montrent l'aspect tridimensionnel des champs thermiques et dynamiques avec des variations considérables de la viscosité et des variations modérées de la conductivité thermique du fluide.

Comme prévu, le nombre de Nusselt de la convection mixte devient supérieur à celui de la convection forcée lorsque le nombre de Grashof est augmenté.

Les résultats à l'interface solide-fluide du cylindre externe montrent clairement les variations azimutales et axiales du flux de chaleur local et du nombre de Nusselt local.

Suite à ces résultats, nous avons essayé de modéliser le nombre de Nusselt moyen en fonction de nombre de Richardson.

On trouve que la corrélation 0.0816 A Nu 9.9130 Ri modélise les résultats avec les conditions et les paramètres de cette étude.