Un outil numérique basé sur des marches aléatoires hybrides pour simuler le transfert thermique couplé rayonnement/conduction dans les matériaux poreux

摘要

Parmi les nombreuses propriétés que les matériaux céramiques de haute technologie - comme les Composites à Matrice Céramique (CMC) ou carbone (C/C) et les mousses céramiques - doivent satisfaire, il y a les propriétés de transfert de chaleur depuis l’ambiante jusqu’à des températures extrêmes. Pour ces dernières, le transfert de chaleur ne s’appuie plus seulement sur le transfert conductif à travers la phase solide, mais également sur le transfert radiatif à travers les macropores du matériau. Il importe de pouvoir évaluer aussi précisément que possible le comportement thermique du matériau dans ces conditions. Dans une approche de « matériau virtuel », nous proposons un outil permettant de simuler le transfert de chaleur en tenant compte des particularités du matériau, à savoir : (i) anisotropie locale due à une éventuelle texturation, (ii) hétérogénéité, et (iii) présence de cavités radiatives. L’approche permet de travailler sur des images 3D fidèlement représentatives du matériau réel, telles qu’on peut par exemple les obtenir par tomographie X. Un schéma numérique de marches aléatoires mixtes (diffusion/rayonnement) est présenté, ainsi que différentes validations du code. L’application à des images de matériaux réels (CMC, mousses, tissus, …) est décrite et discutée, montrant l’impact du transfert radiatif sur le tenseur de diffusivité effective du matériau.