Simulation numérique de la convection naturelle dans un fluide à base nombre de Prandtl (gallium)

Abstract

On étudie numériquement la convection naturelle laminaire dans une enceinte carrée avec chauffage partiel de la paroi inférieure et refroidissement des parois latérales. Cette étude simule le cas d'une génération de chaleur due au chauffage d’un composant électroniques dans une cavité. Le mur supérieur et la partie non chauffée de la paroi inférieure seront considérés comme adiabatiques, tandis que les parois latérales seront supposées isothermes. Les formes permanentes des équations de Navier-Stokes en deux dimensions et les équations de conservation de la masse et de l'énergie, seront résolues par la méthode des volumes finis. L'algorithme SIMPLER a été utilisé pour le couplage pression-vitesse. Les isothermes seront présentées pour diverses combinaisons de Ra et de la position de la source. Les résultats seront aussi présentés sous forme de Nombre de Nusselt local et moyen sur la paroi chauffée. Les corrélations seront mises au point pour prévoir les taux de transfert de chaleur vers l'enceinte en fonction de nombre et position de source et Ra. Mots clés: Convection naturelle laminaire, Enceinte carrée; Algorithme SIMPLE ملخص: يتم دراسة الحمل الحراري الصفائحي عدديًا في حاوية مربعة مع تدفئة جزئية للجدار السفلي وتبريد الجداريين الجانبيين. تحاكي هذه الدراسة حالة توليد الحرارة بسبب تسخين أحد المكونات الإلكترونية في تجويف. سيتم اعتبار الجدار العلوي والجزء غير المسخّن من الجدار السفلي ثابتًا ، بينما يُفترض أن الجدران الجانبيين متساويا الحرارة. سيتم حل معادلات الأشكال الدائمة Navier-Stokes ثنائية الأبعاد ومعادلات الحفظ للكتلة والطاقة من خلال طريقة الحجم المحدود. تم استخدام خوارزمية SIMPLER من أجل اقتران سرعة الضغط. وسيتم تقديم مجالات الحرارة لمختلف مجموعات من Ra وموقع المصدر. سيتم أيضًا عرض النتائج على شكل أرقام Nusselt محلية ومتوسطة الحجم على الجدار الساخن. سيتم تطوير الارتباطات للتنبؤ بمعدلات نقل الحرارة إلى العلبة بناءً على موقع المصدر والرقم Ra. الكلمات المفتاحية: الحمل الحراري الصفائحي ، مربع الحجرة . خوارزمية بسيطة