Simulation numérique de l'instabilité thermo-convective d'écoulement d'un nanofluide autour d'un obstacle

Abstract

Les nanofluides sont des solutions colloïdales composées de particules de taille nanométrique en suspension dans un liquide. Leurs propriétés thermiques étonnantes en ont fait l’objet d’intenses investigations durant la dernière décennie. On propose dans ce travail d’étudier l’influence de la concentration en nanoparticules dispersées dans un fluide de base sur le transfert de chaleur par convection d’un écoulement autour d’un cylindre fixe et en rotation. Les relations donnant la chaleur spécifique et la masse volumique, utilisées dans le présent travail, déduites à partir des lois de la thermodynamique. Une simulation numérique a été réalisée pour étudier les caractéristiques de l’écoulement et le transfert de chaleur autour d'un cylindre circulaire tournant à des nombres de Reynolds médiocre. Ici, le nombre de Reynolds est 10 < Re < 400 et les valeurs des vitesses de rotation (?) varient dans l'intervalle 0 < ? <6. Les équations de continuité, de quantité de mouvement et d'énergie bidimensionnelles et tridimensionnelles ont été discrétisées en utilisant la méthode des volumes finis. Un algorithme SIMPLE a été appliqué pour résoudre les équations liées à la pression. L'effet des vitesses de rotation (?) sur l'écoulement du fluide et le transfert de chaleur a été étudié numériquement. Les résultats moyennés dans le temps (coefficients de portance et traînée et nombre de Nusselt) ont été obtenus et comparés aux données de la littérature. Un bon accord a été obtenu pour les valeurs locales et moyennes.