Etude théorique de la convection naturelle thermique à l'intérieur d'une calotte cylindrique d'axe horizontal

RésuméLes auteurs étudient théoriquement la convection naturelle thermique bidimensionnelle laminaire et permanente, qui se développe dans une calotte cylindrique d'axe horizontal remplie d'air. La résolution, numérique, fait appel aux coordonnées bicylindriques et à la méthode du volume de contrôle développée par Patankar. L'influence des différents paramètres du système, notamment de l'inclinaison par rapport au plan horizonal, du facteur de forme, du nombre de Grashof modifié est étudiée. Les valeurs moyennes et locales des nombres de Nusselt ainsi que les distributions des isothermes et des lignes de fonction de courant sont présentées et discutées. Le transfert de chaleur minimal est obtenu pour des angles d'inclinaison compris entre 30 et 45°. Pour les grandes valeurs du nombre de Grashof, le transfert est accéléré à cause d'écoulements secondaries.

Natural convection in air-filled, inclined enclosure is numerically studied by using Patankar's method. The enclosure was composed of the partial horizontal cylinder limited by a plate. Calculation was carried out for a wide range of modified Grashof number (Gr∗) at three aspect ratios of enclosure and the heat transfer rate and mode of natural convection were determined. The minimum heat transfer rate was found to occur at 30–45° of inclination. At high Gr∗, the heat transfer is affected by secondary buoyancy forces, generated by the inclination. The utilization of the bicylindrical coordinates seems well adapted for the study of this type of enclosures and must frequently applied for different practical problems. Now, we try to improve the performances of our calculation code to be used for the study of other enclosures which are limited by two planes.