ÉTUDE DE L’INFLUENCE DU CHAMP MAGNÉTIQUE SUR LE TRANSFERT DE CHALEUR DANS LES ÉCOULEMENTS ROTATIFS

Abstract

Dans ce mémoire, on a mené une étude numérique de la convection mixte dans un espace annulaire entre deux cylindres coaxiaux horizontaux dont le cylindre extérieur est en rotation, sous l’influence d’un champ magnétique externe et uniforme. Une modélisation du problème en 2D a été menée en utilisant le code ANSYS FLUENT, qui se base sur la méthode des volumes finis. Une validation du modèle numérique a été faite pour le champ dynamique et thermique sans champ magnétique, ensuite généralisée pour le modèle MHD. Pour montrer l’influence du nombre de Prandtl sur les écoulements convectifs, des fluides, à haute nombres de Prandtl (tel que l’eau et l’air) et le gallium à faible nombre de Prandtl, ont été utilisé. On a obtenu des résultats qui montrent que le gallium (métal liquide), a un comportement assez différent de ceux observés dans les fluides à haut nombre de Prandtl comme l’eau. Par la suite, On a étudié l’influence du champ magnétique sur la structure de l’écoulement, avec le gallium comme fluide de convection. L’application d’un champ magnétique engendre quelques changements intéressants sur le mouvement du fluide et le transfert de chaleur, notamment un fort freinage de tout l’écoulement au sein du système. Les résultats montrent que l’application du champ magnétique change l’équilibre entre la force de flottabilité (convection naturelle) et la convection forcée, cette influence se manifeste par la suppression de l’écoulement secondaire où les tourbillons sont détruits, et la diminution du champ de vitesse et de température dans l’espace annulaire. L’augmentation de l’intensité du champ magnétique provoque une diminution progressive du nombre de Nusselt local sur les deux surfaces des cylindres.