Simulation numérique des effets d’inclinaison sur le pompage de chaleur thermoacoustique en cavité compacte
Résumé
On étudie le pompage de chaleur thermoacoustique à travers un empilement de plaques solides placé dans une cavité compacte comportant deux sources acoustiques, une source principale créant une oscillation de pression et une source secondaire responsable d’une oscillation de vitesse. La modélisation 2D est fondée sur l’hypothèse faible Mach intégrant l’effet de la gravité. Les simulations numériques instationnaires sont menées pour différents angles d’inclinaison de la cavité par rapport à la verticale. L’établissement par effet thermoacoustique d’une distribution de température inhomogène entraîne la mise en place d’écoulements de convection naturelle plus ou moins importants selon l’inclinaison et l’importance du forçage acoustique. L’influence de ces écoulements sur l’efficacité de la conversion d’énergie est quantifiée. En particulier lorsque l’axe de la cavité est vertical, avec l’extrémité de stack la plus chaude en dessous et l’autre au-dessus, on montre que la convection de Rayleigh-Bénard ne se déclenche pas et qu’on peut retrouver les résultats de simulations précédentes obtenues en absence de gravité.