Etude Numérique de l’application des Nanofluides dans l’amélioration du Transfert Thermique dans les Capteurs Solaires

Abstract

Dans la présente thèse, on a mené une investigation numérique en trois dimensions de l’amélioration du transfert thermique dans les capteurs solaire cylindro-parabolique, sous un régime turbulent en utilisant un flux thermique non-uniforme distribué sur la paroi externe de tube absorbeur. Au niveau de cette expérimentation numérique, la géométrie du modèle utilisé a été dessinée et maillée dans le préprocesseur GAMBIT et la simulation numérique était performée en utilisant le code de calcul FLUENT. Les résultats numériques ont été comparés et validés avec les corrélations empiriques existant dans la littérature et un bon accord a été obtenu. A travers cette étude on traite l’effet de la géométrie de l’absorbeur sur le transfert thermique ; l’effet de l’inclusion des nanoparticules sur les caractéristiques thermique ainsi que la différence entre le modèle physique à une seule phase et celui à deux phases. Les résultats obtenus de cette étude sont interprétés et discutés en termes de la variation du nombre de Nusselt et le coefficient de perte de charge ainsi que la distribution de la température et de la vitesse d’écoulement. Les résultats prouvent que le transfert thermique s’améliore en incorporant des inserts dans le tube absorbeur d’un capteur cylindro-parabolique. Les résultats de simulation montrent que le modèle homogène n’est pas compatible avec celui de deux-phase, ce qui nous a conduit à comparer les résultats avec ceux calculés par des corrélations expérimentales disponibles en littérature, cette comparaison a prouvé que le modèle à une seule phase est loin d’être satisfaisant en comparaison avec les modèles à deux phases. D’autre part, l’inclusion de 1% des nanoparticules contribue à l’augmentation du transfert de chaleur, en plus le type et la taille des nanoparticules utilisées ont un effet remarquable sur le transfert thermique, en outre, la combinaison de deux type de nanoparticules suspendues dans le fluide de base améliore les propriétés thermo-physiques de ce mélange et par conséquent l'augmentation du transfert de chaleur.