Study of heat transfer in forced turbulent convection

in a compartmentalised driven cavity

Etude du transfert de chaleur en convection forcée turbulente dans une cavité entraînée compartimentée

S. El Hamdani1*, A. Bendou1, A. Mir1, A. Benhammou2, K. Limam3

1Laboratoire de Génie de l’Eau et de l’Environnement (LGEE) ENSA d’Agadir, B.P. 33/S, Agadir, Maroc

2Laboratoire d’Automatique et d’étude des procédés, Faculté des sciences Semlalia, B.P.2390, Marrakech, Maroc

3Laboratoire d’Etude des Phénomènes de Transfert Appliqués au Bâtiment, Pôle sciences et Technologie, La Rochelle, France

* Corresponding author. E-mail: elhamdani@esta.ac.ma

Received : 23 July 2003; revised version accepted : 12 July 2004

Abstract

In this paper, we shall study the transfer of heat in a turbulent forced convection in a two-dimensional-driven cavity. The equations governing the problem are solved numerically using a finite-volumes method based on the SIMPLEC algorithm. The suggested model is validated by experimental and numerical results in the case of a turbulent flow in a driven cavity. Then, the study focussed essentially on the influence of the partitioning of the cavity and the Reynolds number on the dynamic behaviour and the transfer of heat within the cavity. The results obtained show that the number of Nusselt in the cavity walls decreases in function of the partitioning of the cavity and increases in function of the Reynolds number.

Keywords: Turbulence; Heat transfer; Forced convection; Finite volume; Driven cavity.

Résumé

Dans le présent travail, nous étudions le transfert de chaleur en convection forcée turbulente dans une cavité bidimensionnelle entraînée par une paroi mobile chauffée. Les équations gouvernant le problème sont résolues numériquement à l’aide d’une méthode aux volumes finis en se basant sur l’algorithme SIMPLEC. Le modèle élaboré est d’abord validé à partir des résultats expérimentaux et numériques dans le cas d’un écoulement turbulent dans une cavité entraînée. Ensuite, l’étude a porté essentiellement sur l’influence du compartimentage de la cavité et du nombre de Reynolds sur le comportement dynamique et le transfert de chaleur au sein de la cavité. Les résultats obtenus montrent que le nombre de Nusselt aux parois diminue en fonction du compartimentage de la cavité et augmente en fonction du nombre de Reynolds.

Mots clés : Turbulence ; Transfert de chaleur ; Convection forcée ; Volumes finis ; Cavité entraînée.

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