Étude du transfert thermique par convection naturelle autour d'une source de chaleur pulsée dans un réservoir cylindrique isolé

Abstract

Cette étude porte sur le transfert thermique par convection naturelle autour d'une source de chaleur pulsée dans un réservoir cylindrique isolé. Un modèle numérique reposant sur les équations de conservation de la masse, de la quantité du mouvement et de l'énergie est exposé. Ce modèle est mis en oeuvre sur ordinateur puis validé à l'aide de résultats numériques et expérimentaux disponibles dans la littérature. De plus, une analyse de l'ordre de grandeur des principales variables de ce problème de convection naturelle a été effectuée. Enfin, l'effet de la cavité isolée et de la période de pulsation sur le coefficient de transfert de chaleur est examiné. Les résultats numériques démontrent qu'il est avantageux, du point de vue du coefficient de transfert thermique, d'utiliser un processus de stockage pulsé plutôt qu'uniforme. Ensuite, il est montré qu'il est préférable pour augmenter le coefficient de transfert de chaleur de pulser avec des périodes de pulsation plus grandes que le cycle correspondant à la"rupture" continuelle de la couche limite thermique ([oméga][indice supérieur *][indice inférieur c]): [oméga][indice supérieur *] [plus grand ou presqu'égal] [oméga][indice supérieur *][indice inférieur c] où [oméga][indice supérieur *][indice inférieur c] est une grandeur obtenue dans un premier temps par l'analyse d'ordre de grandeur. Les résultats numériques montrent que la cavité isolée contribue de façon particulière au transfert thermique. En effet, il n'apparaît pas dans la cavité de grands mouvements de convection naturelle. Les mouvements convectifs sont essentiellement concentrés sur l'axe de l'élément chauffant. De plus, on note une stratification de la température du fluide sur presque toute la largeur du réservoir. Enfin, il apparaît sur un stockage complet trois régimes distincts qui caractérisent le tranfert thermique.