Contribution aux etudes theorique et experimentale des effets d'un champ magnetique sur l'ecoulement d'un nanofluide autour d'un obstacle

Abstract

Le présent travail de thèse vise à caractériser numériquement l'effet d'un champ magnétique sur l'écoulement d'un nanofluide autour d'un obstacle. La simulation numérique est réalisée à l'aide du logiciel COMSOL MULTIPHYSICS®, basé sur la méthode des éléments finis. La première partie de cette recherche se concentre sur l'étude du transfert de chaleur mixte bidimensionnel dans trois cavités distinctes, chacune avec une ouverture d'entrée/sortie. La source de chaleur est positionnée sur une partie de la paroi inférieure, avec plusieurs paramètres variant tels que nombre de Reynolds, nombre de Richardson, nombre de Hartmann, volumefraction, (10 = Re = 150), (0,1 = Ri = 10), (0 = Ha = 100), et (0,02 = f = 0,08). Les résultats obtenus mettent en évidence des variations significatives en présence d'un champ magnétique. Nous avons observé qu'une augmentation du nombre de Reynolds entraîne une diminution de la vitesse du flux de chaleur. Le nombre de Nusselt moyen atteint un maximum dans la deuxième cavité et améliorée jusqu'à 30 % avec l’augmentation de nombre de Richardson, tandis qu'elle reste relativement faible dans la première et la troisième cavité. De plus, une amélioration du nombre de Nusselt moyen est constatée dans la deuxième cavité, particulièrement le long de la paroi droite repliée vers l'intérieur. L'augmentation des valeurs de Ha (nombre de Hartmann) et de f (concentration de nanoparticules) contribue à améliorer le transfert de chaleur par convection. Par ailleurs, une concentration accrue de nanofluides se traduit par une augmentation du nombre moyen de Nusselt dans l'ensemble des trois cavités. Ces résultats s'alignent avec la littérature publiée et offrent des perspectives prometteuses pour optimiser les processus de convection. Nous espérons que ces conclusions seront précieuses pour de futures recherches dans ce domaine. La deuxième partie de ce travail se concentre sur la mesure de l'entropie générale et des échanges thermiques à l'intérieur d'une cavité de forme carrée, en modifiant les parois froide et chaude dans quatre configurations remplies d'un nanofluide hybride (Al2O3-Ag/eau). l'intérieur de la cavité, un cylindre est installé. Après la validation du modèle, nous avons analysé divers paramètres, nombre de Rayleigh, nombre de Hartmann, porosité, volume fraction, (103 < Ra < 106 ), (0 < Ha < 100), (10-5 < Da < 10-2 ), (0,02 < f < 0,08), et (0,2 < e < 0,8). Il est important de noter que le nanofluide est considéré comme laminaire et incompressible. Nous avons résolu le problème de l'écoulement sous une forme adimensionnelle pour les équations gouvernantes, en utilisant la méthode des éléments finis. V Les équations pour l'énergie, le mouvement et la continuité sont résolues à l'aide du logiciel COMSOL MULTIPHYSICS®. Le transfert de chaleur par convection mixte est mesuré en calculant le nombre de Nusselt. Les résultats montrent qu'avec un nombre de Rayleigh Ra plus élevé, le nombre de Nusselt moyen et la génération d'entropie s'améliorent jusqu'à 20 % au nombre de Rayleigh élevée 105 , quelle que soit la position de la paroi chauffée, bien que le troisième cas présente une amélioration encore plus marquée par rapport aux autres. L'utilisation d'un champ magnétique permet un contrôle efficace du taux de transfert de chaleur (HTR). Une observation significative de ce travail concerne le processus de génération d'entropie dans la troisième cavité, où la paroi chaude influe sur la paroi droite.