Etude numérique du couplage convection-rayonnement dans des géométries complexes par la méthode des frontières immergées

Abstract

Ce travail se concentre sur une étude numérique de la convection naturelle bidimensionnelle stationnaire et des interactions de rayonnement volumétrique dans un anneau concentrique entre deux cylindres isothermes carrés. L'espace annulaire est rempli d'un milieu gris absorbant-émettant et non diffusant. Toutes les parois sont supposées être grises, diffuses et opaques. Les interactions dynamiques et thermiques sont étudiées à l'aide d'une méthode de volumes finis combinée à une technique de frontières immergées pour traiter le cylindre de forme carrée, tandis que la méthode des ordonnées discrètes est utilisée pour résoudre l'équation de transfert radiatif. La présente étude est réalisée pour examiner l'effet du rayonnement volumétrique sur l'écoulement pour une variété de nombres de Rayleigh, épaisseurs optiques, et différents rapport de forme et une variété de nombres de Planck. L'analyse est basée sur les champs dynamiques et thermiques en plus du taux de transfert de chaleur. Les résultats montrent que le rayonnement affecte significativement les distributions de flux et de température pour un nombre de Rayleigh élevé Ra>?10?^4 en fonction du nombre de Planck. L'épaisseur optique et le rapport d'aspect ont un impact important sur le nombre de Nusselt et le pourcentage de rayonnement dans le transfert de chaleur. Par conséquent l'effet de rayonnement volumique ne peut pas être négligé comme le font la plupart des études récentes