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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
Nouvel éditeur en 2019
 

 ARTICLE VOL 41/3-4 - 2017  - pp.239-260  - doi:10.3166/acsm.41.239-260
TITRE
Ecoulement de l’eau d’oxyde de cuivr nanofludique dans une cavité annulaire: étude numérique du transfert thermique par convection naturelle

TITLE
Copper oxide-water nanofluid flow within an annulus shaped cavity: A numerical study on natural convective heat transfer

RÉSUMÉ

e but de cette étude est d’étudier le transfert thermique d’un écoulement de l’eau d’oxyde de cuivr nanofludique à l’intérieur d’une une cavité annulaire concentrique entre un carré plus froid et un cylindre elliptique creux utilisant un modèle dynamique non homogène numériquement. La température uniforme est appliquée au cylindre elliptique et à la paroi carrée. Un champ magnétique invariant est imposé dans une enceinte. Les équations de quantité de mouvement, d'énergie et de concentration ainsi que les équations de continuité des nanofluides sont fortement couplées, non linéaires et résolues à l'aide de la méthode des éléments finis de Galerkin. Les champs d'écoulement, thermique et de concentration ont été affichés pour reconnaître le transfert thermique de l’eau d’oxyde de cuivr nanofludique. La nature du transfert thermique est justifiée pour les paramètres pertinents du problème. Les résultats montrent que l’écoulement, le champ thermique et le champ de concentration sont fortement contrôlés par le champ magnétique appliqué. Le transfert thermique augmente de manière significative pour l’augmentation de la fraction volumique de nanoparticules, du nombre de Rayleigh thermique et légèrement pour l’angle d’inclinaison du champ magnétique, alors qu’il diminue de façon notable pour une augmentation du diamètre des nanoparticules et du paramètre de champ magnétique. Des schémas similaires et des effets opposés de la répartition du transfert thermique se produisent pour l’incrément du champ magnétique et le paramètre de force de flottabilité.



ABSTRACT

The purpose of the study is to investigate the heat transfer for copper oxide-water nanofluid flow inside a concentrical annulus between a colder square and het up elliptical cylinder using nonhomogeneous dynamic model numerically. The uniform temperature is applied for the elliptic cylinder and square wall. An unvarying magnetic field is enforced within an enclosure. The momentum, energy and concentration equations along with the continuity equations of nanofluids are strongly coupled and nonlinear and solved using the Galerkin finite element method. The flow, thermal and concentration fields have been displayed to recognize the heat transfer for copper oxide-water nanofluid. The nature of the heat transfer is justified for pertinent parameters of the problem. The results show that the flow, thermal field, and concentration field are strongly controlled by the applied magnetic field. The heat transfer increases significantly for the increase of nanoparticle volume fraction, thermal Rayleigh number and slightly for the magnetic field inclination angle whereas it decreases remarkably for an increase of the nanoparticle diameter and the magnetic field parameter. The similar patterns but opposite effects of heat transfer distribution occur for the increment of the magnetic field and the buoyancy force parameter.



AUTEUR(S)
M.J. UDDIN, M.A. HALIM, M. MOHIUDDIN

MOTS-CLÉS
méthode des éléments finis, nanofluide, nanoparticules, capteur solaire, transfert thermique.

KEYWORDS
finite element method, nanofluid, nanoparticles, solar collector, heat transfer.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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