Etude de la Convection Thermique d'un Nanofluide dans une Cavité
Loading...
Date
2026
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Université du 20 août 1955 Skikda
Abstract
Dans la présente thèse, une étude numérique de la convection thermique de nanofluides dans
une cavité carrée soumise à différentes conditions thermiques est présentée. Cinq configurations
physiques distinctes ont été examinées.
La première configuration (Cas A) concerne une cavité inclinée de 45°, remplie d’un
nanofluide cuivre/eau. Les deux parois opposées sont maintenues respectivement à une
température chaude et à une température présentant une distribution spatiale sinusoïdale, tandis
que les deux autres parois sont adiabatiques.
Les deuxième et troisième configurations (Cas B1 et Cas B2) portent également sur une
cavité remplie d’un nanofluide cuivre/eau. Dans le cas B1, la paroi inférieure est soumise à un
flux de chaleur de densité constante, alors que la paroi supérieure échange la chaleur par
convection avec le milieu extérieur. Le cas B2 correspond à une rotation de la cavité B1 d’un
angle π/2 dans le sens direct.
Enfin, les deux dernières configurations (Cas C1 et Cas C2) traitent de cavités remplies d’un
nanofluide alumine/eau, dont deux parois sont soumises à des conditions convectives chaude et
froide, tandis que les deux autres demeurent adiabatiques. Le cas C2 résulte d’une rotation de
la cavité C1 d’un angle π/2 dans le sens direct.
Le problème physique est résolu numériquement à l’aide de la méthode de Boltzmann sur
réseau (LBM), implémentée en langage FORTRAN. Les résultats obtenus montrent une bonne
concordance qualitative avec ceux de la littérature. L’effet de différents paramètres pertinents
— le nombre de Rayleigh (𝑅𝑎), la fraction volumique de nanoparticules (𝛷), l’amplitude (𝐴),
la fréquence (𝑁) et le déphasage (𝜑) de la température sinusoïdale, ainsi que le nombre de
Biot (𝐵𝑖) — a été examiné en ce qui concerne le transfert de chaleur.
Pour la première étude, les résultats indiquent que le nombre de Nusselt moyen (𝑁𝑢𝑚)
augmente linéairement et proportionnellement avec la fraction volumique, ce qui suggère que
l’amélioration du transfert de chaleur est liée à l’augmentation de la conductivité thermique
effective induite par les nanoparticules. Par ailleurs, le transfert de chaleur s’améliore également
lorsque le déphasage de la température sinusoïdale augmente.
Dans les deuxième et troisième études, les résultats révèlent une amélioration du transfert de
chaleur avec l’utilisation de nanoparticules de cuivre. De plus, l’augmentation du paramètre
d’échange convectif (nombre de Biot) favorise également le transfert thermique.
Enfin, pour les deux dernières études, une détérioration du transfert de chaleur est observée
lors de l’utilisation de nanoparticules d’alumine. Toutefois, le nombre de Nusselt moyen
augmente avec le nombre de Rayleigh ainsi qu’avec les nombres de Biot appliqués aux surfaces
chaude et froide.
Description
Keywords
Convection Thermique, Nanofluide