IV.4.2 Etude du champ dynamique
La figure 43 montre que le rayonnement de parois accentue
encore l'affaiblissement des zones de recirculation à proximité
des parois actives et modifie considérablement la structure de
l'écoulement, avec l'apparition de nouvelles zones de recirculation en
parties amont des couches limites chaude et froide. On peut aussi observer une
distorsion de la zone de recirculation au voisinage des parois actives avec une
tendance plus forte à alimenter la couche limite opposée.
a b
Figure 43 : contours du champ
dynamique a Ra= 1,04 x 107 (a gauche) et Ra= 2,79 x107 (a
droite)
On voit bien l'apparition de nouvelles zones de recirculation
autour de la couche limite chaude et froide. L'émissivité des
parois a des effets notables aussi sur le contour de champ dynamique.
L'écoulement est également perturbé dans toutes la
cavité, on peut mieux observe cette différence en regardant les
profils au coeur de la cavité.
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Figure 44 : profils de la
composante verticale et horizontale de la vitesse au coeur de la cavité
a
Ra=107
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« Etude de la convection naturelle turbulente dans
une enceinte à paroi chauffé »
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La différence est immédiatement visible à
mi largeur de la cavité. Le rayonnement inverse carrément la
symétrie de l'écoulement. Par contre à mi-hauteur, on ne
note aucun changement dans l'allure de la courbe de vitesse.
Le rayonnement de parois introduit des modifications
relativement importantes sur la structure de l'écoulement en favorisant
la formation d'écoulements secondaires à proximité des
parois horizontales. Il provoque une distorsion des zones de recirculation
tourbillonnaire observées en bordure de couches limites verticales. On a
noté que pour les nombres de Rayleigh considéré, le
rayonnement de parois diminue considérablement la stratification
thermique dans le coeur de la cavité et influe sensiblement sur le
transfert thermique au voisinage des parois actives. De même, il
génère un flux de chaleur turbulent important dans les couches
limites verticales et dans les coins (en haut à gauche et en bas
à droite). Lorsqu'il est seul, le rayonnement de parois induit une
croissance de l'énergie cinétique turbulente près des
parois adiabatiques. En effet, en convection pure les effets de turbulence se
manifestent uniquement dans les couches limites verticales tandis que quand on
prend en compte le rayonnement surfacique, la turbulence est présente
également au voisinage des parois horizontales.
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