Numerical investigation of natural convection flows

in convergent channel with obstacle

 

Investigation numérique des écoulements de convection naturelle dans un canal convergent avec obstacle

 

N. Sabour, M. Najam, M. El Alami*

Groupe de Thermique, Laboratoire de Physique des Matériaux, Micro électronique, Automatique et Thermique (LPMMAT), Département de Physique, Faculté des Sciences Ain Chock, Université Hassan II Casablanca,

Km 8, route d’El Jadida, BP. 5366, Maârif, Casablanca, Maroc.

* Corresponding author. E-mail: m.elalami@fsac.ac.ma; elalami_m@hotmail.com

Received: 23 December 2012; revised version accepted: 30 January 2013

 

Abstract

     In this paper we present a numerical study of the effect of a rectangular block on natural convection flow in vertical convergent channel. The channel walls are hated symmetrically at a constant flow. The study based on the technique of control volumes is performed for three positions of the block and the following control parameters: Rayleigh number 104 = Ra = 106, Prandtl number Pr = 0.72, The aspect ratio of the block R = 2, elongation ratio of the channel A = 5 and the angle of inclination of the walls of the channel is a=2,86o.

     The results of this study are presented in the form of thermal and dynamic fields and in terms of heat exchange between the walls of the canal, on the one hand and the block and fresh air on the other. Correlations giving the heat transfer function of the main parameters of the study are proposed.

 

Keywords: Convergent Channel ; Natural Convection ; Obstacle ; Numerical Study.

 

Résumé

     Dans ce papier nous présentons une étude numérique de l’effet d’un bloc rectangulaire sur l’écoulement de la convection naturelle dans un canal vertical convergent. Les parois du canal sont chauffées symétriquement à flux constant. L’étude basée sur la technique des volumes de contrôle est réalisée pour trois positions du bloc et pour les paramètres de contrôle suivants : le nombre de Rayleigh 104 = Ra = 106, le nombre de Prandtl Pr=0,72, Le rapport de forme du bloc R=2, le rapport d’allongement du canal A=5 et l’angle d’inclinaison des parois du canal est a=2,86o.

     Les résultats de cette étude sont présentés sous forme de champs thermique et dynamique ainsi qu’en termes d’échange thermique entre les parois du canal, d’une part et le bloc et l’air frais d’autre part. Des corrélations donnant ce transfert thermique en fonction des paramètres principaux de l’étude sont proposées.

 

Mots clés: Canal Convergent ; Convection Naturelle ; Obstacle ; Etude Numérique.

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