Contribution experimentale et theorique a l'etude des phenomenes thermiques instationnaires ultra-rapides, de la nanoseconde a la picoseconde

par Philippe Guillemet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Pierre Bardon.

Soutenue en 2000

à Nantes .

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  • Résumé

    Le modele classique de conduction de la chaleur (l'equation parabolique), muni des ses habituelles conditions aux limites, ne peut pas rendre compte des transferts thermiques conductifs dans les situations extremes dont la prise en consideration s'impose aujourd'hui, tant sur le plan theorique que sur le plan technologique. Le modele historique de conduction hyperbolique introduit un hypothetique terme d'inertie de la chaleur, le temps de relaxation, dont les consequences physiques sont nombreuses et parfois controversees. Pour tenter la mise en evidence experimentale de ce terme correctif, la realisation d'une experimentation de reseau transitoire, destinee a etudier l'echelle des temps de relaxation des gaz (10 8 a 10 - 1 0s), puis des dielectriques (10 - 1 0 a 10 - 1 2 s), est presentee. Elle fait apparaitre, dans un echantillon de diamant, un signal dont la modelisation thermique semble possible, et permet de degager un temps de relaxation du materiau de l'ordre de 5 a 810 - 1 2 s. Mais la grande difficulte d'obtention de ce signal et le bruit qui l'entache conduisent a une trop grande plage d'incertitude sur cette valeur pour pouvoir juger de la pertinence du modele hyperbolique. La partie theorique de l'etude montre que le modele classique de conduction de la chaleur brute non seulement sur le probleme de l'instantaneite mais aussi sur l'aspect spatial, lie a la petitesse inevitable des domaines concernes (quelques libres parcours moyens des porteurs d'energie) par les premiers instants des regimes transitoires incrimines (quelques temps de relaxation). La faible quantite d'interactions diffusives entre porteurs d'energie au voisinage d'une paroi rend caduque l'application de la notion classique de conductivite thermique dans cette zone. Un modele est presente. Il reprend l'idee d'une prolongation arbitraire des equations macroscopiques jusqu'a la frontiere, mais en utilisant des conditions aux frontieres adaptees. Ces conditions aux limites font intervenir un terme resistif traduisant le saut de temperature a la paroi lorsque celle-ci est a temperature imposee, ainsi qu'une correction de la capacite thermique de la couche proche de la frontiere qui devient preponderante lorsque la paroi est thermiquement isolee, avec une eventuelle generation de flux surfacique ou subsurfacique.


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  • Détails : 289 p.
  • Annexes : 247 ref.

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.1865 bis
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Nantes. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.1865
  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 00 NANT 2049
  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
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  • Cote : 00 NANT 2049
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