Modélisation à l'échelle microscopique des transferts thermiques radiatifs en milieu poreux

par Cherkaoui Roudani

Thèse de doctorat en Énergie, thermique, combustion

Sous la direction de Valeri V. Mourzenko et de Jean-François Thovert.

Soutenue en 2008

à Poitiers .


  • Résumé

    L’étude de la combustion de combustibles solides (pour la production d’énergie mais aussi pour l’incinération de déchets), pour l’optimisation en termes de rendement et de réduction des émissions d’espèces nocives demande la prise en considération de tous les phénomènes énergétiques à l’échelle microscopique. Dans cette optique nous présentons un travail qui porte sur la caractérisation de l’incidence des échanges radiatifs sur les propriétés de transfert thermique des milieux poreux. Un outil de simulation 3d à l’échelle de microscopique, basé sur une méthode de Monte Carlo, a été mis en place. Il a ensuite été appliqué à la simulation du transfert par conduction et rayonnement à partir d’un grain source de chaleur au coeur de milieux poreux, en explorant une plage étendue de microstructures et de paramètres opératoires. Les résultats montrent que les transferts radiatifs peuvent avoir une influence considérable dans le processus de smoldering. La prise en compte du rayonnement dans une description macroscopique peut se faire par le biais d’une conductivité radiative équivalente, pour laquelle une modélisation en fonction de la température locale et de propriétés géométriques du milieu poreux est proposée.

  • Titre traduit

    Modeling on a microscopic scale of the radiative thermal transfers in porous media


  • Résumé

    The study of solid fuel combustion (for energy production or for waste incineration), for optimization purposes in terms of efficiency or reduction of noxious species emissions, requires to take into account all the energetic processes on a microscopic scale. We aim here at characterizing the incidence of the radiative exchanges on the thermal transfer properties of porous media. A 3d simulation tool which operates on the microscopic scale, based on a Monte Carlo method, has been developed. It was then applied to the simulation of heat transfer by coupled conduction and radiation from a heated grain within in a porous medium. A wide range of microstructures and operating conditions has been investigated. The results show that radiative transfers can have a significant influence in the smoldering process. Radiation can be accounted for in a macroscopic description by the means of an equivalent radiative conductivity, for which a model is proposed, which depends only on the local temperature and on geometrical characteristics of the porous medium.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (VIII-183 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 61 réf.

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