Evaluation par méthode inverse de la distribution de flux de chaleur pariétaux d'une plaque plane verticale en présence d'une perturbation radiative

Evaluation by an inverse method of the surface flux distribution generated of a vertical plane plate with a radiative perturbation

• Auteur / Autrice : Ahed Suleiman
• Direction : Alain Trombe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique et transferts
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Chaleur -- Convection

Mots clés libres

Méthode inverse

Ecoulement

Résumé

Le but de cette recherche est d’identifier, à l'aide d'une méthode inverse, la valeur des échanges convectifs générés par une plaque plane verticale, uniformément chauffée et perturbée par une source d'éclairement locale sur sa face avant. La réalisation de ce travail a nécessité une approche à la fois expérimentale et numérique. L'expérimentation est constituée d'une enceinte de dimensions réduites, de la plaque plane et d'une source de rayonnement modulable en puissance qui a nécessité un étalonnage préalable. Une méthode de simulation inverse, basée sur un algorithme adapté, détermine le flux global libéré par la plaque active ainsi que ses températures de surface. Un calcul des flux radiatifs de l'enceinte permet, par bilan thermique, d'obtenir les différents flux convectifs sur la face avant de la plaque et on déduit ainsi la valeur des coefficients d'échanges convectifs. Deux types de résultats sont proposés. Ceux correspondant aux études menées en régime permanent qui ont permis de valider, de manière satisfaisante, la méthode inverse utilisée par rapport à des corrélations de la littérature. D'autres, menées en régime transitoire, conduisent à l'évaluation en fonction du temps des coefficients d'échanges convectifs. Un calcul d'erreurs complète cette étude et confirme la fiabilité de la méthode. La conclusion finale de ce travail est que les algorithmes de simulation développés sont robustes, ce qui rend la méthode utilisable pour d'autres applications.

The aim of this research is to identify, with the help of an inverse method, the value of convective heat exchanges generated by a uniformly heated vertical plane plate on which a radiative local perturbation is imposed. Experimental and numerical approaches were necessary to develop this work. The experimental system was composed of an enclosure with reduced dimensions, of the plane plate and of the radiative source of which the power was first determined by calibration. The use of the inverse method leads to the knowledge of the global flux leaving the plate and of the surface temperatures. Flux radiative calculations lead, by application of a thermal balance, to the determination of the convective heat exchanges. Finally, we can determine the values of the convective heat exchange coefficients. Two types of results are proposed. Those, corresponding to the steady state lead to the correct validation of the inverse method by comparison with a relation provided by the literature. The other ones lead in unsteady state give the evaluation of the heat exchange coefficients depending from the time. Uncertainty calculations confirm the viability of the inverse method. Finally, the main results given by this work correspond to the algorithm's robustness, which can lead to the use of the method for other applications