Transferts radiatifs et couplages dans les milieux semi-transparents

Contexte

L’évaluation et la prise en compte du transfert radiatif dans le transfert de chaleur global est une problématique importante intervenant notamment dans la conception et l’optimisation de systèmes et de procédés.
Nos activités de recherche sont centrées sur l’étude du transfert de chaleur par rayonnement thermique et/ou couplage avec le transfert conductif, dans des milieux solides ou fluides. Ces travaux engendrent la détermination des propriétés radiatives des milieux étudiés qualifiés de « complexes » de part leur structure ou leur composition hétérogène.
Les études portent sur des développements théoriques et expérimentaux, depuis le niveau fondamental (physique de l’interaction rayonnement-matières) jusqu’à l’application (approche macrosopique et couplage).

Objectifs

Caractériser et modéliser les propriétés radiatives macroscopiques de divers milieux complexes tels que des matériaux hétérogènes poreux ou composites (fibreux, céramiques, …), des milieux gazeux éventuellement réactifs (flamme), des matériaux à changement de phase solide-liquide ;
Mieux comprendre les phénomènes de transport et d’échanges d’énergie dans/avec la matière par rayonnement et/ou conduction ;
Améliorer les performances thermiques de matériaux ou de système et contribuer au développement de nouveaux produits ;
Proposer des méthodes originales pour la détermination de champ de température par identification, et la mesure directe des hautes températures de surface.

Compétences scientifiques

L’originalité des approches mises en œuvre réside dans :

une modélisation multi-échelles des phénomènes,
la forte interaction modélisation/expérimentation,
la diversité des milieux étudiés.

Les phénomènes liés au transfert radiatif et/ou conductif sont modélisés. Les grandeurs macroscopiques telles que le flux thermique, le champ de température, le facteur d’émission, les transmittances et réflectances, ainsi que les propriétés thermophysiques et radiatives intrinsèques, sont calculées à partir de modèles physiques reliant l'échelle de la sous-structure des milieux étudiés à l'échelle macroscopique.
Les moyens expérimentaux sont associés à des techniques numériques d’analyse visant à lier les travaux de modélisation avec les mesures et ainsi identifier certaines des propriétés des milieux étudiés. Divers bancs reposant sur des mesures spectrométriques radiatives sont développés.

Quelques collaborations internationales

Brigham Young University (Provo, Utah, USA). Pontificia Universidade Catolica do Parana (PUCPR, Brésil), Universidade Federal Uberlândia (Brésil), Université des Sciences et Technologies de Kunming (Chine).