Heat transfer by thermoelectric convection in horizontal rectangular cavities

This study concerns the natural convection in a dielectric fluid confined in a rectangular cavity subjected to a temperature gradient and a high frequency alternating electric field. The thermoelectric coupling induces dielectrophoretic force with effects similar to those of Archimedean buoyancy in generating thermal convection. We conducted a linear stability analysis to find the critical modes. Beyond the threshold, numerical simulation was performed to analyze the flow when increasing the electric voltage and we highlighted the heat transfer enhancement by the electric buoyancy. We have introduced a new control parameter, encompassing the Archimedean buoyancy and the electric buoyancy, to generalize the thermoelectric convection problem.

Cette étude concerne la convection naturelle dans un fluide diélectrique dans une cavité rectangulaire soumise à un gradient de température et à un champ électrique alternatif de haute fréquence. Le couplage thermoélectrique induit une force diélectrophorétique qui a des effets similaires à ceux de la poussée d’Archimède dans la génération de la convection thermique. L’analyse de stabilité linéaire a permis de déterminer les modes critiques. Au-delà du seuil, nous avons réalisé des simulations numériques pour caractériser l’écoulement du fluide ainsi que l’efficacité du champ électrique sur le transfert thermique. Nous avons introduit un nouveau paramètre de contrôle, englobant la poussée d’Archimède et la poussée électrique, pour généraliser le problème de convection thermoélectrique.

Rectangular cavity Dielectric fluid Dielectrophoretic force Electric buoyancy Thermoelectric convection

Cavité rectangulaire Fluide diélectrique Force diélectrophorétique Poussée électrique Convection thermoélectrique