Etude expérimentale et théorique du transfert radiatif dans les milieux diffusants : détermination expérimentale des proporiétés radiatives aux forts taux de charges

Experimental and theoretical study of radiative transfer in scattering media : experimental investigations of radiative properties for high volume fractions

• Auteur / Autrice : Laurent Hespel
• Direction : Jean-Jacques Greffet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert radiatif

Mots clés libres

Diffusions volumiques et surfaciques

Réflectivité et transmitivité bidirectionnelle

Brdf

Dtdf

Résumé

Ce mémoire porte sur l'étude expérimentale et théorique du transfert radiatif dans les milieux diffusants unidimensionnels et en particulier, sur la détermination des propriétés radiatives en régime dépendant (i. E. Aux forts taux de charge). On présente les travaux relatifs au développement d'un outil numérique de résolution de l'équation de transfert radiatif par une méthode d'adding-doubling. Des conditions aux limites originales du problème radiatif permettent la prise en compte des pertes du milieu dans le cas d'interfaces planes et des propriétés de diffusion surfacique modélisées par un code électromagnétique (hypothèse de Rayleigh) dans le cas d'interfaces rugueuses. Le calcul des paramètres radiatifs de milieux hétérogènes charges d'inclusions sphériques est ensuite aborde et l'influence des pertes du milieu sur les paramètres radiatifs (théorie de Fardella) est étudiée et discutée. Une méthode d'identification des paramètres radiatifs dont l'objectif est de déterminer, par optimisation, les propriétés radiatives d'un milieu semi-transparent hétérogène quelconque est ensuite présentée. Étudiée numériquement, la confrontation de cette méthode sur des milieux modèles et sur des milieux réels permet alors de confirmer l'étendue de ses possibilités. On aborde ensuite l'évolution des propriétés radiatives (essentiellement l'extinction) en régime dépendant. Un certain nombre de modèles basés sur une approche de champ moyen ou un formalisme cohérent sont alors présentés puis confrontés aux résultats expérimentaux. Ces comparaisons mettent en avant l'intérêt du modèle de champ moyen de Keller et du formalisme cohérent que nous avons étendu au cas des milieux à pertes. Pour finir, on présente notre approche du couplage incohérent faible entre les diffusions surfacique et volumique au travers d'un exemple d'application et d'une comparaison calcul-mesure. L'approche développée s'est alors avérée satisfaisante pour le régime de couplage étudié.