Modélisation et simulation numérique des transferts thermiques dans les cavités fines avec parois complexe en présences d’un fluide classique

Résumé

Le présent travail porte sur l’analyse des transferts thermoconvectifs en régime laminaire et stationnaire dans les cavités de faibles épaisseurs modélisant le comportement des enceintes des capteurs solaires thermiques. Les applications considérées mettent l’accent sur les performances thermiques des cavités à travers l’étude de l’effet de certains facteurs pertinents tels que ; le régime d’écoulement, les rapports de formes géométriques, la forme de l’ondulation, le type des conditions aux limites, le rayonnement surfacique des parois, l’angle d’inclinaison de la cavité et celle du champ magnétique. Les équations d’écoulant des différentes modélisations sont celles de Navier-Stokes et de l’énergie en mode couplé convection-rayonnement de surface en présence ou non d’un champ magnétique (MHD). La méthode des volumes finis est utilisée pour discrétiser ces équations et l’algorithme SIMPLER pour les résoudre. Nos investigations en régime laminaire et stationnaire nous ont permis de cerner la structure d’écoulement et le taux de transfert de chaleur au sein de ces cavités. Plusieurs constats intéressants ont pu être dégagés pour l’optimisation des performances des cavités en termes de réduction de perte thermique vers l’extérieur à travers la surface froide. Des corrélations sont aussi proposées pour le nombre de Rayleigh critique caractéristique des bifurcations conduction/convection au même titre que pour les nombres de Nusselt convectifs et radiatifs calculés sur le vitrage.

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