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An example of entropy balance in natural convection, Part 2: the thermodynamic Boussinesq equations

2005; Elsevier BV; Volume: 333; Issue: 2 Linguagem: Francês

10.1016/j.crme.2004.11.003

1873-7234

M. Pons, Patrick Le Quéré,

Heat Transfer Mechanisms

Numerical simulations of natural convection performed with the usual Boussinesq equations result in unbalanced irreversibility budget. The thermodynamic Boussinesq equations solve this problem, especially because they simulate production of kinetic energy within the fluid through its expansion and contraction. These fluid volume changes, without which natural convection would not occur, also induce heat transfer by piston effect. The piston effect, which appears then as an intrinsic component of buoyancy-induced natural convection, introduces the non-dimensional adiabatic temperature gradient as a control parameter of natural convection. To cite this article: M. Pons, P. Le Quéré, C. R. Mecanique 333 (2005). Les simulations numériques réalisées avec les équations de Boussinesq usuelles ne peuvent pas donner un bilan d'irréversibilité fermé. Les équations de Boussinesq thermodynamiques apportent une solution au problème, en particulier parce qu'elles incluent la production d'énergie cinétique à l'intérieur du fluide, par sa dilatation et contraction. Ces variations de volume du fluide, sans lesquelles la convection naturelle n'existerait pas, provoquent aussi un transfert de chaleur par effet piston. L'effet piston, qui apparaît alors consubstantiel à la convection naturelle, fait du gradient de température adiabatique adimensionné un des paramètres de contrôle de la convection naturelle. Pour citer cet article : M. Pons, P. Le Quéré, C. R. Mecanique 333 (2005).