Etude numérique de la convection naturelle couplée au rayonnement volumique dans l’approximation faible nombre de Mach
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
The aim of this work is to investigate numerically the coupling of natural convection with radiation in a semi-transparent medium under the low Mach number approximation. The geometric configuration used is a square cavity whose two horizontal walls are adiabatic and the two vertical walls are differentially heated. The study was carried out by direct simulations using a two-dimensional numerical code based on the finite volume technique for the Navier-Stockes equations and the radiative problem is solved by the discrete ordinate method. The numerical code is validated by the comparison with works of literature in both Boussinesq and LMN approximations. The results obtained show in particular that for large thermal gradients the Boussinesq approximation is no longer applicable, the variation of the physical properties of the fluid as a function of the temperature modifies the heat exchange and the dynamic regime of the flow, and the volume radiation modifies significantly the thermal and dynamic properties of the flow
Description
Le but de ce travail est d’étudier numériquement le couplage de la convection naturelle avec le rayonnement dans un milieu semi-transparent sous l’approximation faible nombre de Mach. La configuration géométrique utilisée est une cavité carrée dont les deux parois horizontales sont adiabatiques et les deux parois verticales sont différentiellement chauffées. L’étude a été effectuée par des simulations directes en utilisant un code numérique bidimensionnel basé sur la technique des volumes finis pour les équations généralisées de Navier-Stockes et le problème radiatif est résolu par la méthode des ordonnées discrètes. Le code numérique est validé par la comparaison avec des travaux de la littérature dans les deux approximations Boussinesq et hors Boussinesq. Les résultats obtenus montrent particulièrement que pour des larges gradients thermiques l’approximation de Boussinesq n’est plus applicable, que la variation des propriétés physiques du fluide en fonction de la température modifie l’échange thermique et le régime dynamique de l’écoulement, et que le rayonnement volumique modifie considérablement les propriétés thermiques et dynamiques de l’écoulement.