Simulation numérique de la convection forcée laminaire des nanofluides dans une conduite cylindrique

Abstract

Dans ce mémoire, nous avons étudiés numériquement les caractéristiques hydrodynamiques et thermiques de l’écoulement laminaire de divers nanofluides à l'intérieur d'une conduite cylindrique dont sa surface latérale est soumise à une densité de flux constante. Les nanofluides étudiés sont: Al2O3-Eau, Al2O3-EG, CuO-Eau, CuO-EG, SiO2-Eau, SiO2-EG. La méthode des volumes finis et l'algorithme SIMPLE sont utilisés pour résoudre de manière itérative les équations gouvernantes. Le coefficient de convection, la chute de pression et la performances PTH sont présentés et discutés pour des concentrations volumiques de nanoparticules variant de 0% à 8% et pour nombre de Reynolds 500 et 1500. Les résultats montrent que l'augmentation de la concentration en nanoparticules améliore significativement le coefficient de convection moyen en particulier pour CuO-Eau, CuO-EG, Al2O3-Eau et Al2O3-EG. L'ajout de nanoparticules à les deux fluides de base l'eau et l'éthylène glycol a un effet négatif sur la puissance de pompage, où l'augmentation de la concentration conduit à augmenter La chute de pression. La chute de pression la plus élevée se produit pour (CuO-Eau, CuO-EG) suivie de (Al2O3-Eau, Al2O3-EG) et (SiO2-Eau, SiO2-EG) La comparaison entre les fluides étudiés indique que les valeurs PTH de (CuO-Eau, CuO-EG) et (Al2O3-Eau, Al2O3-EG) sont supérieures à l'unité, car elles montrent une amélioration significative du taux de transfert de chaleur avec une augmentation acceptable des pertes de charge. D'autre part, les valeurs de PTH liées à (SiO2-Eau, SiO2-EG) sont proches de l'unité en raison de la faible augmentation du nombre de Nusselt moyen. Finalement, le nanofluide CuO-Eau présente meilleur PTH.