REVUE INTERNATIONALE D'HELIOTECHNIQUE ENERGIE - ENVIRONNEMENT - N° 34 (2006) p.16-17

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Détermination des propriétés radiatives dans des mousses métalliques

 

M. Loretz¹, R. Coquard¹, D. Baillis¹, E. Maire²

 

1. Centre de Thermique de Lyon (CETHIL), UMR CNRS 5008, Domaine Scientifique de la Doua, INSA de Lyon, Bâtiment Sadi Carnot, 9 rue de la physique, 69621 Villeurbanne Cedex, France

Email : mathilde.loretz@insa-lyon.fr

 

2. Groupe d’Etude de Métallurgie Physique et de Physique des matériaux (GEMPPM), UMR CNRS 5510, Domaine Scientifique de la Doua, INSA de Lyon, 20 Avenue Albert Einstein, 69621 Villeurbanne Cedex, France

 

 Résumé

Le transfert radiatif dans les milieux poreux et notamment dans les mousses constitue un enjeu industriel important dans les domaines de l’aéronautique, du spatial, du bâtiment… En effet, le transfert par rayonnement représente une part non négligeable du transfert thermique total à travers ce type de matériaux, qui se comportent alors comme des milieux semi-transparents qui émettent, absorbent et diffusent le rayonnement. La modélisation des phénomènes d’interactions entre le rayonnement et la matrice solide constituant ces milieux permet alors d’optimiser leur comportement thermique.

 

La prédiction des transferts radiatifs dans ces milieux poreux repose en premier lieu sur la caractérisation de leurs propriétés radiatives. Dans cette étude, le milieu poreux est une mousse d’aluminium à pores ouverts de forte porosité, et il s’agit de déterminer les propriétés radiatives de cette mousse à l’aide de modèles prédictifs plus ou moins simples, et de comparer les résultats de ces modèles.

 

Le coefficient d’extinction, l’albedo de diffusion et la fonction de phase de diffusion sont alors déterminés en utilisant les lois de l’optique géométrique pour modéliser l’interaction du rayonnement avec les particules formant la mousse. Par ailleurs, ces particules étant grandes devant les longueurs d’onde considérées, on suppose qu’elles sont assez éloignées les unes des autres pour diffuser le rayonnement de façon indépendante. Ainsi, les caractéristiques de la mousse peuvent être obtenues en sommant les contributions de chaque particule.

Une attention particulière est apportée à l’analyse et à la modélisation de la microstructure. A partir d’analyses microscopiques et tomographiques, différentes formes de pores et de sections de bâtonnets sont ainsi considérées. De plus, un nouveau modèle de détermination de la fonction de phase est développé.

 

Enfin, les résultats de chaque méthode sont comparés aux propriétés radiatives obtenues à l’aide de mesures spetrométriques de transmittances et de réflectances directionnelles et hémisphériques.