Rayonnement

Animateurs

  • Denis LEMONNIER
  • Agnès Andrée DELMAS

Le thème Rayonnement s’intéresse aux transferts radiatifs de chaleur. Cela concerne à la fois les échanges entre surfaces – tels qu’on les rencontre dans le domaine spatial (thermique des satellites), le confort dans l’habitat et dans les transports, ou encore la récupération de l’énergie solaire, par exemple – et le rayonnement en milieux semitransparents. Ce dernier cas fait référence aux milieux susceptibles d’absorber, émettre ou diffuser le rayonnement thermique de façon volumique. Les milieux semitransparents se trouvent, notamment, dans les procédés industriels à haute température (fours verriers, échangeurs poreux pour la récupération de l’énergie solaire …), la sécurité incendie (rayonnement des flammes, tenant compte de la présence éventuelle de suies), la thermique des chambres de combustion, la signature IR d’aéronefs (rayonnement des gaz), l’étude des plasmas (avec une incursion dans le domaine UV) et les interactions laser-matière (certains problèmes d’usinage). Les principales recherches portent actuellement (i) sur l’élaboration de modèles de gaz, en général hétérogènes en concentration et température, (ii) sur le développement de méthodes de calcul du transfert radiatif, notamment en géométries complexes et tenant compte des couplages avec la dynamique des fluides (turbulence) et (iii) sur la caractérisation des propriétés radiatives de surface et leur optimisation – en agissant sur la structure et la physicochimie des matériaux.

Derniers évènements SFT de la section

Journées d’étude de la SFT

École thématique :

10-20 juin 2014 : École thématique « Rayonnement thermique en milieux semi-transparents », Odeillo, organisée par le GDR ACCORT (http://www.etr2014.cnrs.fr/)


Congrès en lien avec le thème :

  • 1-3 avril 2015 : Eurotherm 105 seminar - Computational Thermal Radiation in Participating Media V, Albi, France.
  • À venir : 6-10 juin 2016 : RAD-16, 8th International Symposium on Radiative Transfer, Cappadocia, Turquie (http://www.ichmt.org/site/1/rad-16)

Groupes de recherche du CNRS

Dédié au rayonnement :

  • - GDR ACCORT « Action Concertée en Rayonnement Thermique » (GDR 3346). Il fédère les équipes de 10 laboratoires universitaires autour de l’étude du transfert radiatif. Les principaux thèmes abordés concernent :
  • le rayonnement des gaz et des plasmas,
  • les couplages radiatifs en approche multiphysique
  • les milieux hétérogènes et les approches multiéchelles,
  • la conception de matériaux à propriétés radiatives optimales,
  • la métrologie et la caractérisation des propriétés radiatives des matériaux denses
  • l’approche statistique du rayonnement

Lien : http://www.gdr-accort.cnrs.fr/


Ayant un lien avec le rayonnement (liste non exhaustive). 

  • GDR « Verre » (GDR 3338). Il porte sur l’élaboration et la structure des verres. Des aspects radiatifs y sont étudiés pour la modélisation des échanges dans les procédés de fabrication et au sein des matériaux isolants, ainsi que pour la caractérisation des propriétés optiques des verres. (http://gdrverres.univ-lille1.fr/)
  • GDR « Feux » (GDR 2864). Il a pour objectif la caractérisation à différentes échelles des foyers d’incendie et l’étude de leur propagation en espace ouvert ou confiné. Les aspects radiatifs interviennent pour la détection, la transmission et l’atténuation du feu. (http://gdrfeux.univ-lorraine.fr/)
  • GDR International « Thermique des Nanosystèmes et nanomatériaux » (GDRI 764). Il étudie, entre autres, le transfert radiatif sur des distances inférieures à la longueur d’onde (rayonnement de champ proche).

Ouvrages de référence

Ouvrages généraux de thermique (qui traitent aussi du transfert radiatif) en français

  • J. Taine, F. Enguehard, E. Iacona |

    Transferts thermiques. Introduction aux transferts d'énergie - Cours et exercices d'application

    | Dunod, Coll. Sciences Sup, 5ème Edition, 2014
  • J.-F. Sacadura |

    Transferts thermiques, Initiation et approfondissement

    | Lavoisier, Coll. Tec & Doc, 2015
  • J. L. Battaglia, A. Kusiak, J.-R. Puiggali |

    Introduction aux transferts thermiques

    | Dunod, Coll. Sciences Sup, 2014

Ouvrages de spécialité en français

  • M. Huetz-Aubert, S. Klarsfeld, P. de Dianous |

    Rayonnement thermique des matériaux semi-transparents

    | Techniques de l’Ingénieur, B8215, 1995
  • S. Mattei |

    Rayonnement thermique des matériaux opaques

    | Techniques de l’Ingénieur, B8210, 2005

  • Cours de l’école thématique de rayonnement

    | ETR 2014 (Odeillo, juin 2014)

Ouvrages de spécialité en anglais

  • M. F. Modest |

    Radiative Transfer

    | Academic Press, 3rd Ed., 2013
  • J. R. Howell, M. P. Menguc, R. Siegel |

    Thermal Radiation Heat Transfer

    | CRC Press, 6th Ed., 2015
  • L. A. Dombrovsly, D. Baillis |

    Thermal Radiation in Disperse Systems: An Engineering Approach

    | Begell House, 2010

Congrès : Contribution

Réduction modale adaptée à la simulation thermique avec rayonnement : Application à une pièce dans un four industriel

La simulation numérique d’applications industrielles telles que les satellites ou les fours, nécessitent une modélisation fine de l’ensemble des phénomènes physiques et plus particulièrement du rayonnement.

Le rayonnement thermique de par sa forte non-linéarité et son intégration dans l’espace rend les simulations numériques couteuses tant en temps de calcul qu’en utilisation de mémoire.

Construction de modèles d’ordre faible linéaires paramétriques basés sur un modèle conducto-radiatif 2D axisymétrique instationnaire par la méthode d’identification modale

L’objectif de ce travail est de développer des méthodes et des outils pour la caractérisation des propriétés thermophysiques de matériaux semi-transparents, notamment ceux rencontrés dans le secteur aéronautique. Cette étude présente la construction d’un modèle d’ordre faible linéaire paramétrique du modèle détaillé de référence (conducto-radiatif 2D axisymétrique instationnaire) à l’aide de la méthode d’identification modale (MIM) [1].

Monte Carlo et sensibilité géométrique, modèle de transport de sensibilité

Nous cherchons à estimer les dérivées de formes de fonctions objectif définies pour l’étude de procédés énergétiques. Notre travail s’inscrit dans un contexte où les transferts radiatifs sont une composante majeure des modèles de transferts thermiques. Pour gérer la complexité géométrique de ces configurations d’ingénierie les modèles sont résolus en utilisant la méthode de Monte Carlo.

Modélisation réduite locale des transferts radiatifs dans un Tokamak par une méthode hiérarchique basée sur les facteurs de Gebhart

Dans un Tokamak, le contrôle de la température des composants exposés au plasma peut être effectué au moyen d’une caméra infrarouge. Malheureusement, le lien entre les luminances mesurées et les températures recherchées n’est pas trivial lorsque les surfaces sont réfléchissantes. En effet, dans une telle situation une mesure ne représente pas simplement la puissance émise par la surface vue. Elle est en réalité perturbée par des réflexions provenant du reste de la scène.

Étude comparative de quatre méthodes statistiques pour l’estimation conjointe de l’émissivité et de la température par thermographie infrarouge multispectrale

Les récentes avancées technologiques réalisées sur les détecteurs infrarouges non-refroidis offrent de nouvelles opportunités pour estimer la température par une mesure sans contact, notamment dans le cadre de la surveillance thermique long terme des structures de génie civil en environnement naturel. Cependant, l’estimation de la température par thermographie infrarouge se heurte au manque de connaissance des propriétés radiatives des objets observés et en particulier l’émissivité.

Refroidissement radiatif en laboratoire pour rosée naturelle

Nous présentons un dispositif original développé pour reproduire en laboratoire le phénomène de rosée sur tous substrats, notamment ceux (insectes, végétaux…) qu’il est difficile, voire impossible à de refroidir par contact. Sur la base d’un échange radiatif avec une source froide, un refroidissement d’au moins 50 W.m − 2 est obtenu sur la surface collectrice, comparable à celui mis en jeu dans le phénomène naturel de la rosée.