SEARCH

SEARCH BY CITATION

Abstract

Convective flow and heat transfer of a Boussinesq fluid contained between two horizontal concentric cylinders is investigated under the effects of two driving mechanisms – an externally-imposed temperature gradient across the annulus, and a uniform internal heat generation. Numerical results for flow field and temperature distribution are obtained in terms of four dimensionless parameters, namely the radius ratio, R, the Prandtl number, Pr, the Rayleigh number, Ra*, and the ratio, S, between the characteristic temperature induced by internal heating and the applied temperature difference between the boundaries. Depending on the value of S, the flow pattern is made up of either one or two vortices in each half cavity, and heat is transferred into or out of the cavity through the hot wall. In particular, for a certain value of the applied temperature difference, the hot wall apparently acts as a thermally-insulated boundary, the internal heat is completely lost through the cold wall, and the fluid undergoes a transition from a bicellular to a unicellular flow regime.

On a étudié l'écoulement convectif et le transfert de chaleur d'un fluide de Boussinesq contenu entre deux cylindres concentriques horizontaux sous l'effet de deux mécanismes moteurs, à savoir (a) un gradient de température imposé extérieurement à travers l'anneau et (b) une production interne uniforme de chaleur. On a obtenue des résultats numériques pour le champ de l'écoulement et la distribution de température en fonction de quatre paramètres adimensionnels, à savoir le rapport des rayons R, le nombre de Prandtl Pr, le nombre de Rayleigh Ra et le rapport S entre la température caractéristique induite par chauffage interne et la différence de température appliquée entre les limites. Selon la valeur de S, l'écoulement comprend soit un, soit deux vortex dans chaque demi-cavité et le transfert de chaleur se fait vers l'intérieur ou vers l'extérieur de la cavité à travers la paroi chaude. En particulier, pour une certaine valeur de la différence de température appliquée, la paroi chaude agit apparemment comme une limite isolée thermiquement, la chaleur interne est complètement perdue par la paroi froide et le fluide subit une transition d'un régime d'écoulement bicellulaire à un unicellulaire.