Etude des écoulements convectifs des nanofluides en milieux poreux
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Date
2026-01-21
Authors
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Publisher
Université du 20 août 1955 - Skikda
Abstract
Dans ce travail, nous présentons une étude numérique approfondie de la convection
mixte d’un nanofluide tri-hybride (Al₂O₃–Cu–TiO₂/Eau) dans une cavité remplie d’un milieu
poreux et couplée à un canal horizontal, en s’appuyant sur le modèle Darcy–Brinkman–
Forchheimer implémenté dans le logiciel Ansys Fluent. Le travail est structuré en deux parties
complémentaires visant à analyser de manière globale l’influence des paramètres physiques et
géométriques sur les performances thermo-hydrodynamiques du système. La première partie
est consacrée à l’étude de l’effet du nombre de Richardson (Ri), du nombre de Darcy (Da), de
la porosité (ε), de la fraction volumique des nanoparticules (ϕ) ainsi que du type de nanofluide
sur la structure de l’écoulement et le transfert thermique. Les résultats obtenus montrent que le
nombre moyen de Nusselt augmente pour des valeurs faibles de Ri, Da et ε, traduisant une
intensification du transfert thermique sous l’effet combiné de la convection forcée et de la
perméabilité du milieu poreux. En revanche, l’augmentation de la fraction volumique des
nanoparticules conduit à une hausse de la viscosité effective du nanofluide, ce qui limite
légèrement l’amélioration thermique attendue. L’étude révèle également que la position de la
paroi chaude joue un rôle déterminant dans la distribution des isothermes et l’organisation des
lignes de courant, influençant directement l’intensité des échanges thermiques. La seconde
partie de cette thèse porte sur une configuration plus complexe impliquant une cavité à parois
mobiles étudiée selon trois cas distincts de mouvement, tout en considérant un milieu poreux
caractérisé par un nombre de Darcy et une porosité constante. L’influence du rapport du nombre
de Reynolds (Rer), du nombre de Richardson (Ri), de la longueur relative de la source
thermique (Lc/L) ainsi que du type de nanofluide est examinée de manière détaillée. Les
résultats mettent en évidence que le mouvement des parois favorise le mélange du fluide,
intensifie la circulation interne et améliore significativement le transfert de chaleur, notamment
lorsque les deux parois se déplacent dans la même direction. Par ailleurs, il est observé que,
pour une même fraction volumique totale de nanoparticules, les différents nanofluides étudiés
présentent des valeurs du nombre moyen de Nusselt relativement proches, ce qui suggère une
contribution thermique comparable des différentes combinaisons tri-hybrides dans les
conditions considérées. Cette étude fournit ainsi une compréhension approfondie des
mécanismes physiques gouvernant la convection mixte des nanofluides tri-hybrides dans les
milieux poreux, et constitue une contribution pertinente pour l’optimisation des systèmes
thermiques avancés.
Description
Keywords
milieux poreux