Présentation
Auteur(s)
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Georges LE PALEC : Professeur à l’Institut de mécanique de Marseille, université de la Méditerrannée
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Daniel RONDOT : Professeur à l’Institut universitaire de technologie de Belfort
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article présente un dispositif qui permet l’analyse expérimentale d’une distribution de température dans un volume qui peut être très réduit (par exemple, analyse d’une couche limite). Cette technique d’investigation peut être utilisée à des fins de profilométrie, cartographie ou tomographie thermiques, les résultats acquis étant complémentaires de ceux qui peuvent être obtenus par thermographie infrarouge. En effet, lors de l’étude du transfert de chaleur par convection entre une surface et un fluide, le couplage des deux techniques peut conduire à une mesure précise des coefficients de transfert de chaleur locaux.
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VERSIONS
- Version courante de mai 2023 par Séverine GOMES
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"Mesures physiques"
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1. Présentation et intérêt de la méthode
Le dispositif de mesure par microscopie thermique à balayage bi ou tridimensionnel a été développé en vue de résoudre le problème posé par la détermination expérimentale des coefficients de transfert de chaleur locaux au voisinage de surfaces quelconques, en présence d’écoulements complexes, comme, par exemple, les écoulements engendrés par une convection naturelle.
Il a aussi été conçu dans le but de caractériser les transferts thermiques au voisinage d’une surface rugueuse afin, notamment, d’étudier l’influence locale de macrorugosités sur la répartition des températures de surface et sur l’intensité des transferts locaux de chaleur. Sur des installations industrielles telles que les échangeurs ou tout autre système dans lequel l’isolation thermique ou, au contraire, l’évacuation des calories, présente un intérêt, cette technique, complémentaire de la thermographie infrarouge, permet non seulement de déceler des anomalies thermiques à partir de la cartographie des températures de surface, mais aussi d’analyser leurs causes grâce à l’analyse expérimentale détaillée de l’écoulement dans la zone proche du « défaut » (tomographie et profilométrie).
Le dispositif, schématisé sur la figure 1, comprend trois éléments :
-
un microthermocouple dont le diamètre définit la résolution latérale ; il doit évidemment être le plus petit possible ;
-
un système de déplacement tridimensionnel (normal, latéral et angulaire) de la sonde, à l’échelle du micromètre ; les déplacements doivent se faire avec une précision et une reproductibilité meilleures que la résolution à atteindre ; pour cela on utilise trois moteurs pas à pas à déplacement rectiligne disposés sur un plateau tournant et pilotés par un micro‐ordinateur [deux pour le balayage latéral (X, Y ), un pour le balayage normal (Z )] et un moteur pour le balayage angulaire (θ ) ;
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un système d’acquisition, de visualisation et de traitement des données : à chaque hauteur Z correspond une fonction de surface f (X,Y ) représentée par un enregistrement tridimensionnel des niveaux de gris ou des fausses couleurs qui correspondent aux températures locales...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOUTONS (J.-M.), LE PALEC (G.), NARDIN (P.), RIGO (M.-O.), RONDOT (D.) - Microscopie thermique à balayage. - Revue Générale de Thermique, no 361, pp. 24-31 (1992).
-
(2) - CHUARD (M.) - Conception et réalisation d’une chaîne de mesure d’état de surfaces automatique et à large échelle. - Thèse de doctorat en automatique et informatique de l’Université de Franche‐Comté, mai 1985.
-
(3) - NARDIN (P.), AWAJAN (A.), RONDOT (D.), LUCAS (A.) - Dynamic infrared thermography in Raynaud’s syndrome. - 17th Annual Meeting Academy of Thermology, Fort Lauderdale, Florida, USA, 13-15 mai 1988.
-
(4) - YULE (A.-J.), TAYLOR (D.-S.), CHIGIER (N.-A.) - Thermocouple signal processing and on‐line digital compensation. - J. Energy, Vol. 2, no 4, juil.-août 1978.
-
(5) - ZEGHMATI (B.) - Thèse d’État : Étude du couplage des équations de Luikov avec celles de la couche limite laminaire au‐dessus d’une plaque inclinée. - Université de Perpignan, juil. 1988.
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