Contribution à l'étude des transferts thermo convectifs d'un fluide non-Newtonien en écoulement dans un conduit

Abstract

Dans cette étude, la convection forcée d'un écoulement laminaire pour des fluides non-Newtoniens à l'intérieur d'un tube cylindrique a été examinée. La conduite est soumise aux différentes conditions à la paroi, tels qu'une température constante et flux constant. En tenant compte de l'effet de la dissipation visqueuse, une nouvelle méthodologie analytique basée sur une approche variationnelle de Ritz combinée avec la technique de la transformée de Laplace, est présentée pour les deux premières conditions à la paroi. Une résolution numérique basée sur la méthode des volumes finis, pour les trois conditions à la paroi a été réalisée, pour une gamme des nanofluides non-Newtoniens. Les effets des nombres de Brinkman (Br), Peclet (Pe), de l'indice rhéologique (n) et les concentrations des nanoparticles ..(..) sur le développement des champs de température et du nombre de Nusselt local ont été examinés. Les résultats obtenus ont été validés avec les solutions disponibles dans la littérature pour les cas particuliers des fluides conventionnels (....= 0) avec et sans effet de la dissipation visqueux (Br = 0). Une application sur les échangeurs de chaleur tubulaire à courant parallèle à été menée numériquement, en utilisant le code commercial Fluent. Les résultats obtenus pour le champ des vitesses et le nombre de Nusselt sont validés avec succès pour les fluides conventionnels. L'ajout des nanoparticules au sein de fluide de base (Eau) a contribué d'avantage dans l'amélioration du transfert thermique et de l'efficacité de ces appareils.