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Transferts de chaleur dans les milieux poreux - Changement de phaseARCHIVE | Réf : BE8265 v1
Auteur(s) : Denis MAILLET, Yvon JARNY, Daniel PETIT
Date de publication : 10 oct. 2010
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En conduction thermique, l'analogie entre un flux de chaleur et une intensité électrique est un outil classique pour l'ingénieur : en effet, la diffusion de la chaleur est une conséquence d'un gradient de température au même titre que l'intensité d'un courant résulte d'une différence de potentiel électrique. Si cette analogie constitue un outil pratique pour des calculs, elle est beaucoup plus délicate à mettre en œuvre expérimentalement : il n'est pas aussi facile de mesurer un flux de chaleur qu'une intensité électrique : « l'ampèremètre thermique » qui se branche entre deux faces ou deux points internes d'une paroi et qui donne simplement, directement et instantanément la puissance thermique la traversant n'existe pas.
C'est en effet tout un art de construire un fluxmètre, appareil que l'on interpose dans un milieu traversé par le flux à mesurer. Pour un tel instrument, la difficulté réside dans la conversion en flux du signal de sortie (souvent une différence de température entre les deux faces du fluxmètre). En effet, la simple présence du capteur peut modifier le flux que l'on cherche à mesurer (caractère intrusif). L'utilisation de la loi de calibration du fluxmètre (différence de potentiel en fonction du flux) présuppose en outre le respect de conditions souvent très contraignantes (en général, existence d'un régime permanent et transfert de chaleur unidirectionnel). Un montage du fluxmètre non plus en série, mais en parallèle, c'est-à-dire en « shunt thermique », est en outre irréalisable du fait de l'impossibilité de définir deux tubes de flux isolés sur leur interface mutuelle.
Ces quelques remarques justifient pourquoi les thermiciens, au début des années 1960 se sont tournés vers les techniques inverses initialement étudiées par les mathématiciens.
Les premières applications concernaient l'utilisation de différences de température mesurées dans la paroi, en régime transitoire, pour remonter au flux de chaleur sur une de ses faces (cas d'évaluation de flux sur les bords d'attaque des engins rentrant dans l'atmosphère, voir ...
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PHYSIQUE ÉNERGÉTIQUE
(1) - SHUMAKOV (N.V.) - A method for the experimental study of the process of heating a solid body. - Soviet Physics-Technical Physics (Translated by the American Institute of Physics), 2, p. 771 (1957).
(2) - BECK (J.V.), BLACKWELL (B.), ST-CLAIR (Jr.C.R.) - Inverse heat conduction – Ill – Posed problems. - Épuisé, mais des copies reliées spirales peuvent être distribuées directement par BECK (J.V.), Wiley, New York, 308 p. (1985).
(3) - BECK (J.V.), COLE (K.D.), HAJI-SHEIKH (A.), LITKOUHI (B.) - Heat conduction using green's functions. - Hemisphere, London (1992).
(4) - OZISIK (M.N.) - Heat conduction. - 2nd edition, Wiley, Chichester (1993).
(5) - MAILLET (D.), HOULBERT (A.S.), DIDIERJEAN (S.), LAMINE (A.S.), DEGIOVANNI (A.) - Nondestructive thermal evaluation of delaminations inside a laminate – Part I : Identification using the measurement of a thermal contrast – Part II : The experimental Laplace transforms method. - Composites Science and Technology. Elsevier Applied Science, vol. 47, no 2, p. 137-154 et 155-172 (1993).
Logiciel INVLAP d'inversion numérique de la transformation de Laplace par l'algorithme de De Hoog http://www.cambridge.org/us/engineering/author/nellisandklein/downloads/invlap.m
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Société française de thermique http://www.univ-provence.fr
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