Simulation Numerique Des Ecoulements Dans Des Configurations Cylindriques
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Date
2023
Authors
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Publisher
Université du 20 Août 1955 Skikda
Abstract
Les exemples de situations où le phénomène de la convection naturelle est présent, voire
dominant, abondent aussi bien dans les procédés industriels que dans les processus naturels.
Cette thèse de doctorat représente une étude de la structure thermique et dynamique de
l’écoulement laminaire et permanent résultant du transfert thermique par convection naturelle,
elle traite deux problèmes différents. Le premier problème est divisé en deux parties, la
première partie est une étude numérique bidimensionnelle de la convection naturelle engendrée
par l’écoulement laminaire de l'eau entre deux cylindres coaxiaux, le cylindre interne génère
une source de chaleur constante. Le cylindre extérieur est froid tandis que les parois supérieure
et inférieure sont thermiquement isolées. L’objectif de cette étude est de déterminer les champs
thermique et dynamique qui interviennent dans ce type d’écoulement. Les effets du nombre de
Rayleigh et de l’angle d’inclinaison ont été étudiés en détail afin de prédire l’évolution du
nombre de Nusselt moyen et déterminer l’angle d’inclinaison pour lequel l’échange de chaleur
par convection est optimal.
Dans la deuxième partie, une simulation numérique a été réalisée, dans le but est
d’étudier l'effet du rapport d’aspect sur le transfert thermique convectif dans l’espace annulaire
existant entre deux cylindres coaxiaux parcouru par l’eau pure. Compte tenu des conditions aux
limites appliquées ainsi que l’angle d'inclinaison de l'anneau, les résultats obtenus par
simulation numérique montrent que le rapport d’aspect affecte considérablement le transfert
thermique par convection.
Le deuxième problème, s’inscrit sur l’étude numérique de l’écoulement d’un nanofluide (Cueau), circulant dans un anneau cylindrique. L’écoulement est en présence d’un champ
magnétique uniforme, d’une source de chaleur et d’un milieu poreux. L’objectif de cette étude
est la mise en évidence des effets du nombre de Hartmann, de la porosité, du nombre de Darcy
et de la fraction volumique des nanoparticules sur l’échange convectif dans un tel écoulement.
Une deuxième partie de ce problème représente une modeste contribution dans le
domaine des écoulements diphasique, elle consiste à l’étude d’un écoulement diphasique gazliquide en équilibre thermodynamique, dans ce but, une simulation numérique
tridimensionnelle de l’écoulement du fluide (hydrogène-eau) dans une conduite cylindriqueRésumé
ii
horizontale a été réalisée afin de définir l’évolution de l’écoulement diphasique dans une
configuration cylindrique.