Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Une méthodologie numérique pour analyser le transfert de chaleur par conduction et par convection naturelle lors de la fusion d'une substance pure est présentée. Cette méthode est utilisée pour étudier l'influence du sous-refroidissement sur le développement des régimes d'écoulement et le taux de fusion. Afin de suivre avec précision le déplacement et la déformation de l'interface solide/liquide en fonction du temps, les équations de conservation sont transformées dans un repère curviligne et une nouvelle méthode est proposée pour traiter le déplacement de l'interface solide/liquide. Les équations de conservation sont intégrées dans un volume de contrôle et les systèmes d'équations linéaires résultants sont résolus itérativement avec une méthode de relaxation par ligne. Les résultats obtenus montrent l'existence de cinq régimes d'écoulement dans la phase liquide lors de la fusion: ce sont les régimes de conduction, de développement de la convection vers la partie supérieure de la cavité, la convection dans la partie supérieure de la cavité, le développement de la convection dans toute la cavité et enfin le régime permanent. L'effet simultané du sous-refroidissement dans la phase solide et de l'intensité des mouvements convectifs dans la phase liquide est analysé en profondeur. Enfin, une corrélation est proposée pour le nombre de Nusselt moyen à la paroi chauffée en régime permanent en fonction du nombre de Rayleigh et du coefficient de sous-refroidissement.