Contribution à l'étude de la convection naturelle dans les nanofluides en configuration de Rayleigh-Bénard

par Gladés Bachir

Thèse de doctorat en Mécanique, énergétique et procédés

Sous la direction de Abdelkader Mojtabi.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les nanofluides sont des solutions colloïdales composées de particules de taille nanométrique en suspension dans un liquide. Leurs propriétés thermiques étonnantes en ont fait l'objet d'intenses investigations durant la dernière décennie. On propose dans ce travail d'étudier l'influence de la concentration en nanoparticules (Al2O3, CuO, Cu, Ag and Au) dispersées dans un fluide de base sur le transfert de chaleur par conduction et convection en configuration de Rayleigh-Bénard. Les relations donnant la chaleur spécifique et le coefficient d'expansion thermique des nanofluides, utilisées dans le présent travail, déduites à partir des lois de la thermodynamique diffèrent de celles approchées retenues dans la littérature. On montre que pour une cellule expérimentale donnée et à différence de température fixée l'ajout de nanoparticules dans un fluide porteur conduit à une diminution du nombre de Rayleigh dans le nanofluide obtenu comparé à celui dans le fluide porteur seul. L'apparition de la convection est donc retardée dans le nanofluide. Il s'ensuit que contrairement a ce qui a été obtenu antérieurement par de nombreux auteurs, on a montré que la présence de nanoparticules solides dans un fluide porteur peut réduire le transfert de chaleur au lieu de l'augmenter. Le transfert de chaleur est plus important dans un nanofluide que dans le fluide de base qu'en régime de conduction et pour les grandes valeurs du nombre de Rayleigh.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of natural convection in nanofluids in Rayleigh-Benard configuration


  • Résumé

    Nanofluid is a new kind of fluid suspension consisting of uniformly dispersed and suspended nanometer-sized (<100nm) particles in base fluid. These fluid composites have attracted much attention since anomalously thermal properties were reported during at last decade. The influence of nanoparticles (Al2O3, CuO, Cu, Ag and Au) dispersed in base fluid on conductive and convection heat transfer in Rayleigh-Bénard configuration is studied. Instead of using the expression commonly found in the literature for specific heat capacity and thermal expansion coefficient, we used two relations that are in agreement with the laws of thermodynamics. It is shown that adding nanoparticles in a fluid decrease the Rayleigh number of nanofluid compared to base fluid and delays the onset of convection. Contrary to what is argued by many authors, we prove that the presence of nanoparticles in base fluid can reduce heat transfer instead of increasing it. The heat transfer is more important in a nanofluid than in base fluid only in the conductive regime and for the highest values of Rayleigh number.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (113 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.108-113

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2010 TOU3 0197
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