Thèse soutenue

Modélisation et caractérisation thermique à très haute température de matériaux poreux en carbone destines à l'isolation des corps de rentrée dans l'atmosphère

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Jean-Marc Goyheneche
Direction : Jean-François Sacadura
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Energétique
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

FR

Résumé

FR  |  
EN

L'étude se décompose en trois parties. La première, analytique et numérique, montre que le transfert de chaleur couplé conduction-rayonnement dans un isolant poreux en carbone est bien représenté par un modèle de diffusion dont la conductivité apparente représente à la fois les échanges radiatifs et le transfert de chaleur conductif dans le matériau. Dans cette étude, le transfert radiatif dans un milieu semi-transparent est modélisé par la méthode des Zones de HOTTEL, étendue aux milieux à diffusion anisotrope pour pouvoir être appliquée au problème. La deuxième partie, expérimentale, concerne la caractérisation proprement dite des isolants poreux en carbone. La mesure de conductivité apparente est réalisée : de 20 oc à 500 oc par méthode photo-thermique impulsionnelle (méthode flash), et de 1000 °C à 2800 °C par méthode photo-thermique périodique (méthode modulée). Ce dernier montage fait l'objet d'une étude approfondie. Par ailleurs, un dispositif expérimental permettant de mesurer les propriétés radiatives spectrales (10. 6 µm) des isolants poreux en carbone a été mis en place. Enfin, pour valider l'ensemble de l'étude, un dispositif expérimental permet de simuler le comportement thermique d'un isolant carbone poreux en conditions opérationnelles. La troisième partie concerne la caractérisation de plusieurs isolants poreux en carbone. La mesure de conductivité apparente indique une influence progressive des échanges radiatifs au sein du matériau lorsque la température de ce dernier augmente. Par ailleurs, la difficulté de mesurer les propriétés radiatives des isolants poreux en carbone montre la pertinence d'une approche globale. Enfin, les simulations expérimentale et numérique du comportement thermique de ces matériaux en conditions opérationnelles conduisent à une analyse critique de l'ensemble des résultats.