Expérimentation et modélisation thermohydraulique des boucles à pompage capillaire de type Loop Heat Pipe (-LHP-) : étude du lien entre la chambre de compensation et l'évaporateur

par Philippe Soler

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Mécanique. Énergétique

Sous la direction de Lounès Tadrist.


  • Résumé

    Une LHP est un système passif de transport de l'énergie utilisé pour le contrôle thermique d'équipements électroniques présents dans de nombreuses applications (satellites, transport terrestre. . . ). Dans ce travail de thèse, l'effort a été porté sur la description des phénomènes physiques au sein de l'ensemble évaporateur-réservoir d'une LHP. Le couplage entre transferts thermiques et répartition des phases, dans cet élément clé qui est le moteur du système, a été étudié du point de vue expérimental et de la modélisation. Une démarche de définition de l'instrumentation d'une LHP a été développée à partir d'une étude bibliographique et de propositions originales. Lors des campagnes de mesures des résultats intéressants comme la présence d'oscillations de température, la présence de liquide sous-refroidi en sortie de cœur d'évaporateur ont été obtenus. Un modèle de boucle complète avec description détaillée des transferts au niveau de l'ensemble réservoir-cœur de l'évaporateur a été développé. Des résultats de simulations ont été comparés aux résultats expérimentaux pour l'application d'échelons de puissance à l'évaporateur et au réservoir. Enfin, des résultats de simulations ont été exploités lors d'une étude de variation de divers paramètres du design qui a permis de mettre en valeur l'importance des transferts au niveau de l'ensemble réservoir-coeur de l'évaporateur. En particulier, la baïonnette a une forte influence sur les performances d'une LHP. La répartition des phases autour de cette dernière et les échanges thermiques qui en résultent peuvent constituer un élément de la compréhension des différences de performance d'une LHP entre environnement spatial et terrestre.

  • Titre traduit

    Experimentation thermal-hydraulic modeling of Loop Heat Pipes (-LHP-) : study of the lionk between compensation chamber and evaporator


  • Résumé

    A LHP is a passive energy transport device used for thermal management of electronic equipments in many applications (satellites, ground transport. . . ). In this PhD, a fine level of details is used for the description of physical phenomena in the evaporator-reservoir set of a LHP. The couplings between heat transfer and phase distribution, in this key element which is the motor of the system, has been studied experimentally and by modeling. An instrumentation was developed using literature and original proposals. During tests, interesting results like temperature oscillations and presence of subcooled liquid at the outlet of evaporator core have been obtained. A complete loop model with detailed description of heat and mass transfer in the evaporator core-reservoir set has been developed. Simulations results have been compared to test results for heat load steps on evaporator and reservoir. At last, simulation results were used to study the impact of some parameters which emphasized the influence of transfer in the evaporator core-reservoir set. Especially, LHP performance is strongly changed using a bayonet. Phase distribution around this latter and resulting heat transfer might be the key to understand differences of performance between ground and space environnement of a LHP.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXII-227 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.225-227

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  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille (Marseille. St Charles). Service commun de la documentation. Bibliothèque universitaire de sciences lettres et sciences humaines.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCT 889
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