Browsing by Author "MERAH, Abdelkrim"

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    Contribution à l’étude des phénomènes thermoconvectifs d’un métal liquide contenu dans un milieu confiné
    (Université du 20 Août 1955 Skikda, 2022-11-28) MERAH, Abdelkrim; KELAIAIA, Ridha
    Les travaux présentés dans cette thèse portent sur les écoulements dans deux types de cavités, à savoir les cavités 2D et les cavités 3D. Le choix de la géométrie des cavités est basé sur les domaines d’application notamment la croissance des cristaux, sachant que les effets de la rotation et des gradients de température jouent un grand rôle sur le comportement de fluide, par conséquent sur la qualité du cristal produit. Les métaux liquides sont opaques, d’où l’importance de la simulation numérique pour capturer le comportement de fluide à l’intérieure des cavités fermées. Les phénomènes thermo-convectifs sont intimement liés à la dynamique des fluides, sachant dans le cadre de cette thèse, le fluide considéré est un métal liquide caractérisé par un nombre de Prandtl faible, d’où le comportement hydrodynamique est très important par rapport au comportement d’origine thermique car la diffusivité thermique des métaux liquides est relativement élevée et le champ de température a une tendance d’être uniforme et homogène, cependant la masse volumique est quasi-uniforme. Par conséquent, le fluide résiste à la déstabilisation par gradient de température. Le système de d’écoulement de Taylor-couette est un modèle type pour l’étude des régimes d’écoulement, dû à sa géométrie qui est simple, il est toujours un outil primordial pour les scientifiques pour bien comprendre les différents régimes de transition laminaire-turbulent. En outre, l’analogie entre le système de Taylor-Couette et les écoulements convectifs en termes de formation des vortex de Taylor et rouleaux de Bénard a induit les chercheurs à faire un jumelage de deux types de phénomènes. L’étude présentée dans cette thèse porte sur les phénomènes de convection, plusieurs configurations étaient proposées et étudiées, à savoir les cavités carrées, cavités de type Kyloupolous et de Czockralski. Ainsi que l’écoulement hydrodynamique de type TaylorConclusion générale et perspectives 143 Couette. Nous avons imposé des hypothèses simplificatrices et des conditions aux limites pour faciliter les calculs numériques. L’étude numérique en code Matlab est basé sur la méthode des différences finies pour discrétiser les équations de la fonction du courant, de la température et de la vorticité. Pour étudier l’influence du nombre de Rayleigh sur l’écoulement et le transfert de chaleur par convection, Nous avons procédé à la variation de 𝑅𝑎 de 10 jusqu’à 106, les résultats montrent que pour des faibles valeurs de nombre de Rayleigh 𝑅𝑎 ≤ 103 le régime est visqueux et pour des grandes valeurs de Rayleigh le régime convectif est le plus dominant, et par conséquent le nombre de Nusselt, les vitesses d’écoulement, ainsi la fonction de courant augmentent aussi. Les résultats montrent que la convection naturelle est très sensible à l’influence du champ magnétique, qui a un grand effet sur la qualité du cristal. Les tourbillons de Taylor sont générés par la force de Lorentz lorsqu'un champ magnétique externe axial ou transversal est appliqué. La pression est très sensible à cette instabilité mais la température est moins affectée. Une distribution d'isobares non axisymétriques est observée dans le cas d'un champ magnétique transversal. En perspectives, nous projetons d’aller à des nombres de Rayleigh plus élevés pour étudier le passage vers la turbulence, d’étudier d’autres géométries et leurs influences sur la distribution des champs thermiques, hydrodynamiques et de pression en interaction avec le champ magnétique. Ainsi que d’étudier l’impact de l’électro-convection ou la force de Coulombe sur l’augmentation des échanges thermiques.