Contribution à l'optimisation de transferts thermiques conjugués dans les géométries d'intérêt pratique

Abstract

Cette étude porte sur la convection naturelle turbulente de l'air dans un canal en U soumis à des conditions de chauffage asymétriques. Deux configurations ont été étudiées : un canal sans nervures et un canal avec des nervures au milieu de la paroi chauffée. Les deux canaux comportent deux parois chauffées : l'une est directement chauffée à une température constante variant de 50 à 500 °C, tandis que l'autre est chauffée indirectement par le rayonnement thermique émis par la paroi directement chauffée. Les équations régissant l'écoulement dans le canal ont été résolues à l'aide du logiciel de CFD Fluent. Les propriétés physiques de l'air, qui dépendent de la température, ont été intégrées à l'aide de fonctions définies par l'utilisateur (UDF). Les résultats numériques ont été validés par des résultats expérimentaux existants, présentant une bonne concordance. L'étude examine également l'impact des variations de température de la paroi directement chauffée sur les champs de température et de vitesse de l'air, le taux d'évacuation de chaleur et le nombre de Nusselt. La comparaison des résultats pour les deux configurations montre que le canal avec nervures offre de meilleures performances en termes de taux d'évacuation de chaleur et de nombre de Nusselt

This study focuses on the turbulent natural convection of air in a U-shaped channel subjected to asymmetric heating conditions. Two configurations were studied: a channel without ribs and a channel with ribs in the middle of the heated wall. Both channels have two heated walls: one is directly heated to a constant temperature ranging from 50 to 500 °C, while the other is heated indirectly by thermal radiation emitted by the directly heated wall. The equations governing the flow in the channel were solved using Fluent CFD software. The temperature-dependent physical properties of the air were integrated using user-defined functions (UDFs). The numerical results were validated by existing experimental results, showing good agreement. The study also examines the impact of directly heated wall temperature variations on the air temperature and velocity fields, heat removal rate and Nusselt number. Comparison of the results for the two configurations shows that the ribbed channel provides better performance in terms of heat removal rate and Nusselt number.