Title of article :
Numerical Study of Electro-thermo-convection in a Differentially Heated Cavity Filled with a Dielectric Liquid Subjected to Partial Unipolar Injection
Author/Authors :
Hassen, W. Department of Energetic - University of Monastir, Monastir, Tunisie , Borjini, M.N. Department of Energetic - University of Monastir, Monastir, Tunisie , Ben Aissia, H. Department of Energetic - University of Monastir, Monastir, Tunisie , Traore, P. Department Fluid -Thermal - Combustion - Prime Institute - Futuroscope Chasseneuil, France
Abstract :
The Coulomb force applied by an electric field on any charge present in a dielectric liquid may cause
fluid motion. At high applied electric fields in an insulating liquid, electric charge carriers are created
at metallic/liquid interfaces, a process referred to as ion injection, and result from complex
electrochemical reactions. In this article we deal with the problem of electro-thermo convection in a
dielectric liquid placed in a square cavity and subjected to the simultaneous action of a thermal
gradient and an electric field. Thus, the aim is to analyze, from a numerical point of view, the evolution
of flow structure, charge distribution and heat transfer in the case of a strong injection. The
computational domain is as follow: the vertical walls are differentially heated; the horizontal walls are
adiabatic except a part of the bottom wall (33% of the total length) is defined as the injecting
electrodes. Three possible configurations are treated depending on the location of the injecting
electrode: so we identify an injection from the left, from the middle and finally from the right. The
results show that a partial injection can enhance heat transfer up to 24%. The flow structure in terms of
streamlines, distribution of electric charge density and thermal field is highlighted. The effect of
various system parameters in particular the injection zone locations, the electric Rayleigh number is
investigated as well.
Farsi abstract :
نيروي كولن در يك مايع دي الكتريك بر روي هر ذره باردار توسط يك ميدان الكتريكي ممكن است موجب حركت سيال
شود. در ميدانهاي الكتريكي شديدوارد شده بر يك عايق حرارتي مايع، حاملهاي بار الكتريكي در فصل مشترك فلز/مايع
ايحاد ميشوند. اين فرايند به عنوان تزريق يون شناخته شده، و در نتيجه واكنشهاي پيچيده الكتروشيميايي است. در اين
مقاله ما مساله همرفت الكترو حرارتي در يك مايع دي الكتريك قرار داده شده در حفره مربع شكل و در معرض همزمان -
شيب حرارتي و ميدان الكتريكي را بررسي ميكنيم. بنابراين، هدف تحليل عددي تكامل ساختار جريان، توزيع بار و انتقال
حرارت در مورد تزريق قوي است. دامنه محاسبات به شرح زير است: ديوارهاي عمودي در دماهاي متفاوت هستند و
ديوار افقي آدياباتيك به جز بخشي از ديوار پايين ) 33 ٪ از كل طول( به عنوان الكترود تزريق تعريف شده است. بسته به
محل الكترود سه حالت تزريق ممكن است: تزريق از سمت چپ، از وسط و در نهايت از سمت راست. نتايج نشان ميدهد
كه تزريق جزئي ميتواند انتقال حرارت را تا 42 درصد افزايش دهد. ساختار جريان از نقطه نظر خطوط جريان، توزيع
چگالي بار الكتريكي و ميدان حرارتي مورد توجه است. اثر پارامترهاي سيستم هاي مختلف به ويژه در مكان هاي منطقه
تزريق، عدد ريلي الكتريكي نيز بررسي شده است
Keywords :
Heat transfer , Electro-Hydro-Dynamic , Electro-thermo-convection , Dielectric Liquid , Numerical Simulation
Journal title :
Astroparticle Physics