Application de l'interférométrie holographique à l'étude de transferts termiques couplés dans un gaz au sein d'une cavité : essai de modélisation

Application of holographic interferometry to the coupling of radiative and free convection heat transfer in a gas cell : test of model

• Auteur / Autrice : Estelle Iacona
• Direction : Jean Taine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Soutenance en 2000
• 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

Interférométrie holographique

Rayonnement thermique

Transfert radiatif

Mots clés libres

Convection naturelle

Résumé

Ce travail est consacré à l'étude expérimentale du couplage entre transferts radiatifs et convection naturelle laminaire, au sein d'un gaz semi-transparent, à température élevée (jusqu'à 700 K). Il concerne un écoulement en cavité présentant un obstacle interne. L'enceinte étanche mise au point est de grande dimension, régulée à haute température et munie de fenêtres permettant les visualisations. Les techniques optiques mises en œuvre pour déterminer, les champs thermiques autour de l'objet d'étude sont la déviation de faisceau laser et l'interférométrie holographique (faisceau objet de 15 cm de diamètre). Cette dernière est utilisée dans des conditions ou la déviation de faisceaux parasites, prise en compte en exploitation, est importante. L'ensemble de données expérimentales obtenu, concerne les transferts en convection naturelle pure (N 2 a différentes températures) comme les transferts couplés (CO 2 à température élevée). Les résultats expérimentaux comparés aux résultats d'un modèle classique de convection naturelle en champ libre sur une paroi verticale, permettent d'une part de valider les procédures expérimentales et d'autre part d'étudier expérimentalement l'effet du rayonnement. Le transfert radiatif au sein du gaz, couplé au transfert convectif laminaire affecte considérablement les profils de température et augmente le gradient de température à la paroi. Un modèle bidimensionnel de transferts couplés est appliqué à une géométrie de type de celle de l'étude expérimentale. Le modèle de rayonnement développé repose sur une méthode de lancer de rayon. Les propriétés radiatives des gaz sont modélisées par l'approche CK. La convection naturelle est traitée par le modèle développé par Laurent Foucher dans sa thèse. Les résultats du modèle de couplage sont commentés par rapport à une solution de convection naturelle. Si une confrontation entre modèle et expérience n'a pas été réalisée sous les mêmes conditions géométriques et thermiques, des tendances sont obtenues.