IV.2.2 Champs dynamiques de l'écoulement de
convection naturelle sans rayonnement
Au niveau des champs de vitesse, nous obtenons qualitativement
les mêmes contours que ceux de la littérature et de (Wang H. et
al., 2006).
a b
Figure 32 : Comparaison des
champs de vitesse : (à droite) (Wang H. et al., 2006) (à
gauche)
Présente étude, dans le cas de la convection
pure
De même en ce qui concerne les profils de vitesse
à mi largeur de la cavité, les courbes obtenues concordent
parfaitement avec ceux de (Wang H. et al., 2006). Et on observe
également comme dans le cas du profil de température, une
différence significative autour de la cote Y=0,25 et 0,75. Les raisons
semblent être les mêmes.
Figure 33 : comparaison du profil
de vitesse a mi largeur de la cavite a Ra = 106
Ces différences observe quantitativement sur les profils
de température et de vitesse
permettent de conclure a la Centro-symétrie de
l'écoulement. En effet les effets pariétaux entrainent un
déplacement de la couche limite vers le bas de la cavité, ce qui
affecte tout l'écoulement de
Rédigé et soutenu par TIENTCHEU NSIEWE Maxwell
Phidelo Page 61
« Etude de la convection naturelle turbulente dans
une enceinte à paroi chauffé »
convection. En plus l'inversion observe sur les deux courbe a
la cote y = 0,5, prouve cette Centro-symétrie.
IV.3 Etude de la convection naturelle turbulence
à un Rayleigh de 107 sans rayonnement
Nous allons à présent, pousser nos recherches
vers plus de ressources pour enrichir la base de données sur les calculs
numériques en convection naturelle turbulente. Nous avons vu
précédemment que le nombre de Rayleigh était le moteur de
la convection naturelle, ceci parce qu'elle est le rapport de forces de
pesanteurs sur les forces de dissipation. Nous allons voir comment celui-ci
influe sur les paramètres thermiques et dynamiques de l'enceinte.
Rédigé et soutenu par TIENTCHEU NSIEWE Maxwell
Phidelo Page 62
« Etude de la convection naturelle turbulente dans
une enceinte à paroi chauffé »
IV.3.1 Etude de la stratification thermique
Les figures suivantes présentent les champs de
température adimenssionnée pour les quatres valeurs de Rayleigh
calculé :
Ra = 1,04 107 Ra = 2,79 107
Ra = 3,14 107 Ra = 3,94 107
Figure 34 : influence du nombre de
Rayleigh sur le contour de température
Dans toutes ces cavités différentiellement
chauffées, on distingue un écoulement principal formé de
couches limites le long des parois actives (une montante le long de la paroi
chaude et une descendante le long de la paroi froide), ainsi que des jets
pariétaux le long du plancher et du plafond reliant ces deux couches
limites. De plus, la présence de zones de recirculation secondaires est
également à noter au-dessus du jet pariétal au plancher et
en-dessous de celui au plafond. De manière qualitative, le champ de
température ne varie pas, tout simplement parce que le régime
d'écoulement (turbulent) n'a pas changé (Salat J. et al., 2004).
Par contre si nous regardons de manière quantitative la stratification
thermique au centre de la cavité, elle n'est pas la même. Il faut
les comparer avec les résultats de (Wang H. et al., 2006) pour observer
que des différences existent entre les différents nombres de
Rayleigh. Les profils de la composante verticale de la température
Rédigé et soutenu par TIENTCHEU NSIEWE Maxwell
Phidelo Page 63
« Etude de la convection naturelle turbulente dans
une enceinte à paroi chauffé »
adimensionné dans les couches limites chaude et froide
sont tracés respectivement sur la Figure 33 et 34. De plus, le profil de
la composante horizontale de la température moyenne à mi-largeur
et a mi hauteur tracé et concordent avec celles obtenues par (Rouger N.
et al., 2007).
a b
Figure 35 : profil de temperature
en paroi basse et haute pour 4 nombres de Rayleigh
Les profils sont identiques qualitativement et approchent
quantitativement celles obtenues par (Wang H. et al., 2006).
On constate qu'en paroi haute, la couche limite thermique se
rapproche de plus en plus de la paroi au fur et mesure que le nombre Rayleigh
s'affaibli et inversement au niveau de la paroi basse. Par contre, en regardant
les profils au centre de la cavité (à mi-largeur et à
mi-hauteur), on retrouve un écoulement relativement linéaire au
coeur la cavité, et on retrouve une tendance centro-symétrique de
ce type d'écoulement. Cette linéarité disparaît
lorsque l'on s'approche du plafond ou du plancher. Ceci s'explique
principalement par le jet pariétal et probablement en partie par un
rayonnement de paroi non négligeable. Le même cas a
été identifie par (Rouger N., 2009), (Djanna F., 2011).
Rédigé et soutenu par TIENTCHEU NSIEWE Maxwell
Phidelo Page 64
« Etude de la convection naturelle turbulente dans
une enceinte à paroi chauffé »
Figure 36 : stratification
thermique au coeur de la cavite a mi-hauteur (a gauche) et a mi-largeur
(a
droite)
Rédigé et soutenu par TIENTCHEU NSIEWE Maxwell
Phidelo Page 65
« Etude de la convection naturelle turbulente dans
une enceinte à paroi chauffé »
| 
