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Etude numérique de l’écoulement de la convection mixte turbulente dans un canal vertical muni de blocs chauffés (Comparaison entre deux modèles de turbulence)

Y. Harnane1 and R. Bessaih2

1 Département de Génie Mécanique, Université Larbi Ben M’Hidi, Oum El Bouaghi, Algérie
2 Département de Génie Mécanique, Université des Frères Mentouri, Constantine, Algérie

Abstract

A numerical investigation of mixed turbulent convective cooling of heated blocks mounted upon vertical channel wall is presented. Two models of turbulence are used to characterize the turbulent flow, standard semi empirical k - ε model and the RSM model. The fluid is Newtonian, incompressible, the regime is purely turbulent. The Reynolds number is taken constant ReH = 5×103 and Grashoff is 2.5×107 ≤ GrH ≤ 5×108. The geometry is bi-dimensional, the bloks are identical and are source of heat. In the entrance the flow is purely turbulent and is a function of the intensity of turbulence and at the exit of the channel the flow is turbulent established. The tensor of effort of Reynolds is calculated according to the hypothesis of Boussinesq. The number of turbulent Prandtl is Prt = 0.85. The code of Fluent is applied to integrate the modeling equations on every volume of control. The Simple algorithm is used for the discretisation of the terms coupled by the velocity-pressure. A detailed description of the flow around the blocks was presented. For every model the detailed distribution of local Nusselt number for the various values of Gr/Re2 demonstrates a similar tendency, with an intensification of the transfer of heat when Gr/Re2 increases. On the other hand various tendencies of the distribution of the number of Nusselt are observed by using both models.

Résumé

Une analyse numérique du refroidissement par convection mixte turbulente de l’air des blocs chauffés dans un canal vertical est considérée dans cette étude. Deux modèles de turbulences sont utilisés afin de caractériser l’écoulement turbulent, le modèle standard semi empirique k - ε et le modèle RSM. Le fluide est newtonien, incompressible, le régime est stationnaire et purement turbulent. Le nombre de Reynolds est pris constant ReH = 5×103 et Grashof est 2.5×107 ≤ GrH ≤ 5×108. La géométrie est bidimensionnelle, les blocs sont identiques et sont source de chaleur, montés sur un seul côté du canal. Les parois du canal sont rigides, immobiles et adiabatiques. A l’entrée, l’écoulement est purement turbulent et est fonction de l’intensité de turbulence et à la sortie du canal, l’écoulement est turbulent établi. Le tenseur d’effort de Reynolds est calculé selon l’hypothèse de Boussinesq. Le nombre de Prandtl turbulent est Prt = 0.85. L’approche numérique est basée sur la technique des volumes finis utilisée pour convertir les équations régissantes aux équations algébriques qui peuvent être résolues numériquement. Le code Fluent est appliqué pour intégrer ces équations sur chaque volume de contrôle. L’algorithme Simple est utilisé pour la discrétisation des termes couplés de la pression - vitesse. Une description détaillée de l’écoulement autour des blocs a été présentée. Pour chaque modèle, la distribution détaillée du nombre de Nusselt local pour les différentes valeurs de Gr/Re2 démontre une tendance semblable, avec une intensification du transfert de chaleur lorsque le rapport Gr/Re2 augmente. Par contre, différentes tendances de la distribution de Nusselt est observée en utilisant les deux modèles.

Keywords

Convection mixte - Modèles de turbulence – Modélisation.

Etude numérique de l’écoulement de la convection mixte turbulente dans un canal vertical muni de blocs chauffés (Comparaison entre deux modèles de turbulence)
Texte intégral

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