ÉTUDE NUMÉRIQUE DE LA CONVECTION THERMOSOLUTALE DANS UNE CAVITÉ INCLINÉE SOUMISE À DES GRADIENTS CROISÉS DE TEMPÉRATURE ET DE CONCENTRATION

Abstract

Le phénomène de la convection double diffusive dans un espace confiné a reçu une attention considérable par les chercheurs et les scientifiques en raison de son importance en géophysique et dans de nombreux procédés et applications industrielles telles que, la contamination des eaux souterraines, la fusion et la solidification d'alliages binaires, la migration de l'humidité dans les fibreux d'isolation, des réacteurs chimiques et des procédés de séchage. Dans ces exemples cités la convection thermosolutale est un phénomène fréquent. Dans ce mémoire, les transferts de chaleur et de masse par convection naturelle en milieux fluides ont été étudiés numériquement. La géométrie considérée est une cavité carrée inclinée soumise à des gradients croisés de température et de concentration. Le phénomène de la convection thermosolutale est régi par les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie. L'écoulement convectif est régi par différents paramètres de contrôle, à savoir le nombre de Rayleigh thermique, , le rapport des forces de volume, N (N = / , est le nombre de Rayleigh solutal), le nombre de Prandtl, Pr, le nombre de Lewis, Le, le rapport de forme de la cavité, A, et l'angle d'inclinaison, Φ, de la cavité par rapport au plan horizontal. La méthode implicite aux directions alternées (A.D.I) et la méthode de surrelaxation successive (S.O.R) basées sur la méthode de différence finies sont employée pour résoudre les équations gouvernantes générales. Les résultats obtenus sont présentés en termes des nombres de Nusselt et de Sherwood moyens et l'intensité de l’écoulement en fonction du nombre de Rayleigh thermique et du nombre de Lewis. Dans cette étude, l'existence d’un seuil de convection a été démontrée. Des solutions multiples naturelle et antinaturelle ont été obtenues. Aussi, lorsque le nombre de Lewis est plus grand ou plus petit que l'unité, la convection sous-critique a été constatée pour la solution naturelle. Les valeurs critiques du nombre de Rayleigh thermique pour les seuils supercritique et sous-critique de la convection ont été obtenues. Pour un rapport de forme égale à 4, différentes configurations d’écoulement ont été observées et l’intervalle d’existence des solutions oscillatoires a été déterminé.