Simulation tridimensionnelle de l´écoulement d´un fluide de Bingham dans une conduite à section droite carrée.

摘要

Le présent travail consiste en l’étude numérique du transfert thermique en mode de convection forcée, lors de l’écoulement stationnaire d’un fluide non newtonien incompressible obéissant au modèle rhéologique de Bingham. Cet écoulement a lieu dans une dans une conduite de section droite carrée maintenue à température parentale constante et uniforme. L’influence du nombre de Bingham sur les caractéristiques hydrodynamique et thermique a été étudiée. Pour résoudre le système d’équations qui gouvernent le phénomène de convection et qui satisfont aux conditions aux limites retenues, un code de calcul basé sur la méthode des volumes finis et l’algorithme SIMPLER a été utilisé. Ce code a été validé, par la suite, après confrontation de nos résultats à ceux de la littérature. Les surfaces de la conduite chauffées à la même température sont considérées comme l’unique source de chaleur, en d’autres termes, la dissipation visqueuse n’est pas prise en compte dans l’équation de l’énergie. Nous admettons par ailleurs, que les mécanismes de conduction-convection sont les seuls modes de transfert thermique mis en œuvre, à l'exclusion de tout échange par rayonnement. Nous supposons enfin, que la différence entre la température de la paroi et celle du fluide à l’entrée (Tp–T0) est suffisamment faible pour que les propriétés physiques de ce dernier (sa masse volumique , sa viscosité plastique p, sa chaleur spécifique Cp, sa conductivité thermique k et sa contrainte seuil puissent être considérées comme constantes. L’effet du nombre de Bingham traduisant le rapport entre les contraintes d’élasticités et les contraintes visqueuses du fluide, sur les caractéristiques hydrodynamiques et thermiques de l’écoulement a été étudié. Les résultats dévoilent que l’influence du nombre de Bingham s’étend le long de la conduite et donne des valeurs différentes de celle obtenus pour le fluide newtonien, cette influence est beaucoup plus important sur le coefficient de frottement et le développement des profils de vitesse que sur l’évolution longitudinal de Nusselt.