Simulation des effets du champ magnétique sur le transfert de chaleur dans une enceinte cylindrique remplie d’un nanofluide

Abstract

Dans cette étude, l'écoulement tourbillonnant d'un nano fluide entraîné par un disque inférieur rotatif d'un récipient cylindrique sous l'effet d'un champ magnétique et d'un gradient de température est considéré. Les effets de la conductivité électrique des parois cylindriques sur l'amélioration du transfert de chaleur sont analysés numériquement. Les équations qui décrivent le problème combiné (MHD et convection mixte) sous les hypothèses adoptées sont résolues numériquement par la technique des volumes finis. Les calculs ont été effectués pour un nombre de Reynolds fixe (Re=1000), un nombre de Richardson (0≤Ri ≤2), un rapport d'aspect (H/R =2), un nombre de Hartmann (0≤Ha≤60) et une nanoparticule solide (cuivre) avec une fraction volumique (ϕ = 0,1). Deux cas sont considérés dans cette étude : (EI-parois : les parois isolantes), (EC-Paroi : les parois électriquement conductrices). Une diminution du nombre de Nusselt moyen a été constatée avec l'augmentation du nombre de Richardson due aux couches de stratification. Ces dernières limitent les transferts de chaleur entre les zones chaudes et froides du cylindre. Les résultats indiquent que le nombre de Nusselt devient plus grand dans une certaine gamme de nombres de Hartmann, et surtout lorsque le couvercle rotatif est électriquement conducteur. En effet, le nombre de Nusselt moyen diminue alors que le nombre de Hartmann augmente après avoir dépassé une valeur critique. Enfin, la conductivité électrique des parois joue un rôle important dans l'amélioration du transfert de chaleur dans un écoulement tourbillonnaire de nano fluide.