Convection naturelle dans un espace annulaire horizontal excentré et partiellement poreux Mebrouk AIT SAADA 1,3 , Salah CHIKH 1 , Antonio CAMPO 2 1 Faculté de Génie Mécanique et de Génie des Procédés, USTHB B.P.32, El Alia, Bab Ezzouar 16111, Algérie 2 Department of Mechanical Engineering, University of Vermont Burlington, VT 05405, USA 3 Polytech’Marseille, IUSTI-CNRS (UMR 6995), Université de Provence Technopôle Château Gombert, 5, rue Enrico Fermi, 13453 Marseille, France * (auteur correspondant : m_aitsaada@yahoo.fr ) Résumé - On étudie numériquement la convection naturelle entre deux cylindres horizontaux et excentrés. La combinaison d’une couche poreuse et d’un gap d’air entre deux cylindres coaxiaux engendre une réduction des pertes thermiques. L’effet de l’excentricité entre les deux cylindres et de la présence simultanée d’une couche d’isolant poreux et d’un espace d’air est analysé dans la présente étude. Les résultats numériques montrent que le déplacement du cylindre extérieur vers le haut permet d’améliorer la qualité de l’isolation thermique avec une couche poreuse relativement mince de rapport de conductivité thermique R c =1.5 et de perméabilité correspondante à Da≤10 -5 , dans le cas d’un nombre de Rayleigh de10 4 . Nomenclature a position du pôle du repère bipolaire, m Da nombre de Darcy, ( ) 2 i r / K ε e excentricité des cylindres, m e a épaisseur du gap d’air, m e p épaisseur moyenne, r e -r i -e a h coefficient métrique, m k conductivité thermique du fluide, W/m p pression, N/m 2 Pr nombre de Prandtl, T / α ν Q quantité de chaleur total R rapport de rayon, r e /r i =2 Ra nombre de Rayleigh, ( ) ) /( r T T g T 3 i e i T να β − Ra * nombre de Rayleigh modifié, Ra Da/R c R c rapport de conductivité thermique, k / eff k u, v composantes de la vitesse, m/s r * , ϕ coordonnées cylindriques, m et rd Symboles grecs α, β coordonnées bipolaires, rd ε porosité ψ,θ fonction de courant et température Indices f, p fluide, poreux i, e, 0 intérieur, extérieur, concentrique eff effectif 1. Introduction La convection naturelle dans un espace annulaire horizontal est rencontrée dans une large variété d’applications technologiques, comme l’isolation thermique des conduites de vapeur et de gaz, le stockage de l’énergie thermique, la cryogénie, les réseaux de câbles électriques souterrains, etc. L’augmentation de l’excentricité, obtenue par le déplacement vers le haut du cylindre intérieur (chaud), réduit le transfert de chaleur par convection thermique et augmente par contre le transfert de chaleur par conduction thermique. Il existe alors une valeur optimale de l’excentricité pour laquelle les pertes de chaleur sont minimales [1,2]. Plusieurs travaux ont été menés dans ce contexte. Bau [3,4] a appliqué les techniques de développement de perturbation régulière, en terme du nombre de Rayleigh modifié Ra * , pour étudier la convection naturelle dans un anneau poreux et excentré. Himasekhar et Bau [5] ont Congrès Français de Thermique, SFT 2007, Île des Embiez, 29 mai - 1 juin 2007