Étude numérique de la convection thermo-solutale en microgravité sous un champ vibratoire de hautes fréquences

Numerical investigation of vibrationnal high frequency field upon double diffusive convection in microgravity

UMR 5502 du CNRS, IMFT-UPS, UFR MIG, 118 route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex, France

Résumé

Il s'agit d'étudier la convection thermo-solutale en microgravité dans une cavité bi-dimensionnelle carrée. Le but est de déterminer l'influence d'un champ mécanique vibratoire sur le transfert de chaleur et de masse dans cette cavité. Nous étudierons le système d'équations régissant les champs moyens de vitesse, pression, température et concentration. Ce système est résolu numériquement par une méthode spectrale de collocation basée sur les polynomes de Legendre. Nous mentrerons qu'un régime convectif quadricellulaire bifurque vers des solutions tricellulaires en brisant certaines symétries lorsque l'intensité du champ vibratoire augmente. Lorsque l'intensité des vibrations croit, l'écoulement moyen devient instationnaire. Une attention particulière sera portée à l'influence du nombre Lewis sur le transport de chaleur et de masse lorsque le régime convectif est tricellulaire.

Abstract

Two-dimensional thermo-solutal convection in a square enclosure under weightlessness condition is studied. The main purpose is to investigate the heat and mass transfer induced by means of vibration in microgravity. The problem is based on the system of equations of the mean fields of velocity, pressure, temperature and concentration. The numerical simulations are made using a spectral Legendre collocation method. A 4-cells convective solution undergoes a bifurcation to a 3-cells flow with symmetry-breaking while the intensity of the vibrationnal field increases. As the vibration's intensity keeps increasing, a Hopf bifurcation occurs. A particular attention is paid on the heat and mass transfer for different Lewis number on the branch of 3-cells solutions.