Etude des performances thermiques et dynamiques des canaux de différentes formes en présence des nanofluides

Abstract

Dans cette étude, nous avons mené une investigation numérique bidimensionnelle du transfert thermique d'un écoulement laminaire de nanofluide 23 Al O eau − dans un canal soumis à une condition de température sur les parois. La géométrie du canal étudiée présente trois formes différentes d'ondulations, à savoir trapézoïdale, rectangulaire et simple. Le logiciel Fluent, a été utilisé pour reproduire les géométries étudiées et pour la résolution des équations de conservation correspondantes, a savoir (de la masse, quantité de mouvement et énergie). L'algorithme SIMPLE est utilisé pour le couplage vitesse-pression. Le modèle proposé est d'abord testé et comparé avec des résultats de travaux numériques issus de la bibliographie. Un travail sur la sensibilité du maillage a été également étudié avant d'analyser l'influence de grandeurs caractéristiques du système, géométrie du canal, concentration volumique et du diamètre de nanoparticules...ect. Les résultats obtenus, caractérisant le comportement dynamique et thermique du nanofluide basé sur la distribution de vitesse et de température, ont été exploités et discutés en termes de nombre de Nusselt et de coefficient de perte de charge et de frottement. Les principaux résultats ont montré que l'utilisation des canaux trapézoïdaux ondulés permet d'augmenter le nombre de Nusselt et donc d'améliorer le transfert thermique. D’autre part, la variation des concentrations volumiques des nanoparticules contribue également à augmenter le transfert de chaleur. On a observé aussi un effet non négligeable de la forme et de la taille des nanoparticules utilisées sur le transfert thermique.