Modelisation des transferts thermiques dans des materiaux semi-transparents de type mousse a pores ouverts et prediction des proprietes radiatives

= Heat transfer modelling in open cell foam insulations and prediction of their radiative properttes

• Auteur / Autrice : Dominique Baillis
• Direction : Jean-François Sacadura
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétiue
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre de Thermique de l'INSA de Lyon (Lyon, INSA1982-1995)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mousses (matériaux)

Surfaces cubiques

Transfert radiatif

Conduction électrique

Résumé

Les transferts thermiques par rayonnement et conduction couplés dans des mousses isolantes à pores ouverts sont modélisés à partir de la morphologie du matériau et des propriétés de ses phases solide et gazeuse. Le cas du régime permanent et d'une géométrie monodimensionnelle a été considéré. Un moçlèle simpie de type paralièle-série à maille cubique a permis de prédire la conductivité phonique de ces matériaux. Les propriétés spectrales volumiques d'absorption, de diffusion et la fonction de phase ont été prédites à partir des dimensions des particules constitutives de la structure solide et de leur réflectivité hémisphérique, par une application combinée des lois de l'optique géométrique et de la théorie de la diffraction à ces particules. Ces propriétés ont ensuite été utilisées dans un modèle de couplage conduction-rayonnement. La méthode des ordonnées discrètes ou le modèle de Rosseland utilisé avec un coefficient d'extinction corrigé ont été successivement adoptés pour résoudre les équations du transfert radiatif. Trois types de mousse de carbone de porosités différentes ont permis de valider la modélisation. La réflectivité du carbone contenu dans ces matériaux a été déterminée par une méthode d'identification (méthode de linéarisation de Gauss) appliquée à des données de transmittance spectrale bidirectionnelle acquises avec un montage expérimental utilisant un spectromètre à transformée de Fourier. De plus des expériences sur un dispositif de plaque chaude gardée ont permis de comparer des résultats de conductivités globales expérimentales et théoriques, contribuant ainsi à la validation de la modélisation réalisée.

Coupled heat transfer by radiation and conduction in open cells insulation is modelized from the material morphology and the two phases : solid and gas, properties. A simple cubic model is used to predict the conductivity in these materials. The spectral volumetric absorption and scattering coefficients and the spectral phase function were predicted from the dimensional and hemispherical reflectivity of particles which constitute solid structure by applying to thee particles a combination of geometric optics law and of diffraction theory, these properties are then utilized in a coupled conduction-radiation model. The discrete ordinate method or the Rosseland model used with a weighted extinction coefficient were successively adopted to solve the radiative heat transfer equations. The carbon reflectivity contained in these materials is determined by an identification method (Gauss method of linearization) applied to bidirectional spectral transmittance data obtained from an experimental device using a Fourier transform infrared spectrometer. Moreover experiences on a device of graded hot plate-type have permitted to compare results of experimental and theoretical total conductivity thus contributing to the validation of the realized modeling.