Un modèle de thermique 2D appliqué aux structures hétérogènes creuses avec source intérieure mobile en régime fortement varié : le cas du tube d'arme en rafale

A 2d heat transfer model applied to hollow multilayered structures with an interior moving heat source in strongly variable dynamics the gun barrel during a burst

• Auteur / Autrice : Christophe Grignon
• Direction : Pierre Joulain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de la température

Corrosion

Balistique intérieure

Résumé

La modelisation du comportement thermique de structures multicouches interesse de nombreuses applications industrielles. A ce titre, un modele de thermique bidimensionnel non lineaire avec source aux limites mobile en regime fortement varie a ete developpe. La recherche bibliographique a consiste a retenir la methode mathematique qui parait le mieux satisfaire les caracteristiques du modele vise. L'etude des principales methodes analytiques et numeriques nous a finalement oriente vers la methode des volumes finis. Une etude d'optimisation du maillage spatio-temporel utilise dans le modele est egalement abordee. Le tube d'arme, qui peut comporter des depots protecteurs internes (epaisseur de quelques dizaines de microns) et des revetements externes (peintures) et qui est le siege de transferts thermiques intenses et fortement instationnaires, a constitue une application majeure du modele. Il s'avere que ces transferts de chaleur ont une responsabilite importante dans l'usure des tubes d'armes, phenomene qui preoccupe les industriels de l'armement. Notre modele presente, a ce titre, un interet particulier. Dote de la possibilite de prendre en compte des conditions aux limites diverses (conditions de dirichlet, neumann, fourier, rayonnement infra-rouge et visible, transferts latents), le modele permet de traiter de situations variees. Pour illustrer cela, il a egalement ete utilise dans le but d'apprehender les transferts thermiques au sein de thermocouples et de cylindres de moteur a combustion interne. Des validations, s'appuyant sur des outils analytiques et numeriques annexes ainsi que sur des resultats experimentaux, permettent de crediter le modele d'une certaine fiabilite ce dernier restant cependant tributaire d'une bonne connaissance des proprietes thermophysiques, des epaisseurs des couches en arme par exemple, les chocs thermiques et mecaniques accompagnant un tir peuvent entrainer d'importantes degradations metallurgiques qui rendent tres complexe une caracterisation satisfaisante de la paroi