Etude numérique de la convection mixte dans une cavité à l’aide d’un nanofluide hybride soumise à l’action d’un champ MHD
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Date
2025
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Publisher
UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA
Abstract
Dans ce travail, une étude numérique de l'écoulement de convection mixte à l’intérieur
d’une cavité ventilée a été menée, dans deux configurations (2D et 3D), avec un cylindre froid
placé au centre. Cette enceinte est remplie de nanofluide (simple ou hybride) et exposée à un
champ magnétique externe. Les équations régissant ce phénomène ont été résolues
numériquement à l’aide de la méthode des volumes finis, en utilisant le logiciel "Ansys Fluent
14.0". La première partie de la thèse présente une méthodologie basée sur une simulation
numérique et une analyse statistique, utilisant la méthode de surface de réponse (RSM) pour
estimer le nombre de Nusselt moyen associé à la convection mixte bidimensionnelle dans une
cavité ventilée avec un cylindre central de forme circulaire. Cette section se divise en deux
applications. La première analyse l'influence des nombres de Richardson et des types de
nanoparticules (simples, hybrides binaires et ternaires) dispersées dans un fluide de base (l'eau),
ainsi que l'impact de la fraction volumique, sans effet MHD. La deuxième examine l’effet d'un
champ magnétique externe et uniforme sur les nanofluides (Cu, Al2O3). Les résultats ont montré
que le nombre de Nusselt moyen augmente significativement avec le nombre de Richardson et
la fraction volumique. L'agent Ag génère des valeurs de Nu plus élevées par rapport à d'autres
matériaux comme Cu, Al2O3 et TiO2. Les nanofluides ternaires montrent également un nombre
de Nusselt plus élevé que les nanofluides simples et hybrides. La méthode RSM combinée à la
fonction de désirabilité (FD) permet d'atteindre un nombre de Nusselt moyen optimal avec une
erreur relative faible (< 0,13 %). Les résultats de la deuxième application indiquent que
l’écoulement des nanofluides est fortement influencé par l’application du champ magnétique,
et l’augmentation du nombre de Hartmann améliore les propriétés thermiques de la cavité.
L’ajout de nanoparticules améliore le transfert de chaleur, mais cet effet devient moins
significatif avec l'augmentation du nombre de Hartmann. La seconde partie de l’étude porte sur
l’effet du champ magnétique et de la fraction volumique de nanofluide hybride ternaire en
écoulement convectif tridimensionnel. Les résultats indiquent que les taux de transfert de
chaleur augmentent avec l’augmentation du nombre de Hartmann et de la fraction volumique,
et l'impact du nombre de Hartmann est particulièrement marqué sur la structure de
l’écoulement. Enfin, l’amélioration du nombre de Nusselt induite par l’ajout de nanoparticules
est plus prononcée en présence du champ magnétique.
Description
Keywords
Nanofluide hybride, Nanofluide hybride ternaire, Volumes finis, Convection mixte, MHD, cavité.