Study of thermosolutal transfers by natural double diffusive convection in confined non-Newtonian fluids

 

Etude des transferts thermosolutaux par convection naturelle doublement diffusive

dans des fluides non-Newtoniens confinés

 

T. Makayssi1, M. Lamsaadi2, M. Naïmi1*, M. Hasnaoui3, A. Raji1, A. Bahlaoui2

1Sultan Moulay Slimane University, Faculty of Sciences and Technologies, Physics Department, Laboratory of flows and Transfers Modeling (LAMET), B.P. 523, Beni-Mellal, Morocco

2Sultan Moulay Slimane University, Polydisciplinary Faculty, Physics Department,,Interdisciplinary Laboratory of Research  in  Sciences and Technologies (LIRST), B.P. 523, Beni-Mellal, Morocco

3Cadi Ayyad University, Faculty of Sciences Semlalia, Physics Department,Laboratory of Fluids Mechanics and Energetics (LMFE), B.P. 2390, Marrakech, Morocco

* Corresponding author. E-mail: naimi@fstbm.ac.ma, naimima@yahoo.fr

Received: 26 January 2009; revised version accepted: 22 July 2009

 

Abstract

     This study deals with natural convection heat and mass transfers for non-Newtonian power-law fluids confined in a shallow horizontal rectangular enclosure, submitted to uniform heat and mass fluxes on its short vertical sides, while the long horizontal ones are kept adiabatic and impermeable. A numerical solution of the full governing equations is performed, via a computing code based on a finite differences method, and the effect of the controlling parameters, namely, the rheological behavior index, n, and the generalized thermal Rayleigh number, , is examined. An analytical solution, based on the parallel flow approximation, is proposed and a good agreement is found between the two types of solutions, validating each other.

 

Keywords: Natural double diffusive convection; Heat and mass transfers; Non-Newtonian fluids; Shallow rectangular cavities.

 

Résumé 

     Cette étude traite des transferts de chaleur et de masse par convection naturelle pour des fluides non-Newtoniens, en loi de puissance, confinés dans une cavité rectangulaire de grande extension horizontale, soumise à des flux de chaleur et de masse uniformes sur ses courtes parois verticales, alors que celles horizontales longues sont maintenues adiabatiques et imperméables. Une résolution numérique des équations gouvernantes complètes est effectuée, via un code de calcul basé sur une méthode aux différences finies, et l'effet des paramètres de control, à savoir, l'indice de comportement, n, et le nombre de Rayleigh thermique généralisé, , est examiné. Une solution analytique, basée sur l'approximation de l'écoulement parallèle, est proposée et un accord parfait validant  mutuellement les résultats des deux approches est observé.

 

Mots clés : Convection naturelle doublement diffusive; Transferts de chaleur et de masse; Fluides non-Newtoniens; Cavités rectangulaires allongées.


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