Numerical study of turbulent natural convection

in a thermosyphon with heated blocs

 

Etude numérique de la convection naturelle turbulente dans un thermosiphon à obstacles sources de chaleur

 

Y. Harnane1, 4*, R. Bessaih2, D. Saury3, C. Bougriou4

1 Université Larbi-ben-M’hidi, Faculté des Sciences et de la Technologie,

Département  Sciences et Technologie, Oum-El-Bouaghi, Algérie

2 Université Mentouri, Constantine, Algérie

3 Institut Pprime. UPR 3346 CNRS, Université de Poitiers, ENSMA Futuroscope, France

4 Université Hadj Lakhdar, Faculté des Technologies, Département de Génie Mécanique, Batna, Algérie

* Corresponding author. E-mail: harnane_y@yahoo.fr

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

 

Abstract

     A numerical study was carried out, it focuses on the analysis of flow dynamics and heat transfer generated by one or more heated obstacles in an open vertical channel. The study uses a CFD code FDS. It numerically solves the Navier-Stokes equations appropriate for low speed flows and flows driven by buoyancy in a uniform rectangular mesh.   The turbulent flow is simulated by the technique of LES. The Rayleigh number Ra varies from  to  (Ra* varies from  to ). The parametric study shows the influence of the flux density dissipated by the component on the structure of the flow and temperature field. Heat transfer around the bloc is shown by calculating the Nusselt number and the mean temperature of the component. The intensification of the flow is shown by calculating the mass flow rate, it is found proportional to the Rayleigh number.

 

Keywords : Natural Convection ; Turbulence; Numerical Simulation; CFD.

 

Résumé 

     Une étude numérique a été menée, elle porte sur l’analyse de la dynamique de l’écoulement et les transferts thermiques générés par un ou plusieurs obstacles chauffants dans un canal vertical ouvert. L’étude utilise un code CFD FDS. Il résout numériquement les équations de Navier-Stokes appropriées pour les écoulements à faible vitesse et les écoulements pilotés par les forces de poussée d’Archimède dans un maillage rectangulaire uniforme. L’écoulement turbulent est simulé par la technique de la LES. Le nombre de Rayleigh Ra varie de  jusqu’à  (Ra* varie de jusqu’à ). L’étude paramétrique montre les influences de la densité du flux dissipé par le composant sur la structure de l’écoulement et sur le champ de température. Le transfert de chaleur autour de l’obstacle est représenté par le calcul du nombre de Nusselt et de la température moyenne du composant. L’intensification de l’écoulement a été montrée par le calcul du débit massique, ce dernier est trouvé proportionnel au nombre de Rayleigh.

 

Mots clés : Convection Naturelle ; Turbulence ; Simulation Numérique ; CFD.

 

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