Métrologie et Techniques Inverses

Animateurs

  • Jean-Luc BATTAGLIA
  • Denis MAILLET

Le groupe METTI (« MEsures Thermiques et Techniques Inverses », ou, en plus court, « METrologie et Techniques Inverses ») est un groupe transverse de la SFT. Il a été créé en 2000.
On rencontre les techniques inverses associées à des mesures chaque fois qu’on cherche à remonter à des grandeurs non accessibles directement par ces dernières, en utilisant un modèle adapté. Les techniques inverses expérimentales constituent donc un corpus de méthodologies modernes permettant d’exploiter au mieux le couple modèle et mesures, en fonction de l’objectif choisi. Ce dernier varie suivant les applications.
 

En termes de thématiques d’actions :

En thermique , l’objectif recherché permet de définir des problèmes inverses:

  • d’estimation de grandeurs (l’excitation, aussi appelée entrée, l’état initial du système ou des paramètres structuraux), à partir de mesures de ses sorties, pour un modèle de structure donnée correspondant à l’expérience : il s’agit d’un problème d’estimation paramétrique ou d’un problème inverse d’entrée. Ces problèmes inverses sont très variés et concernent les modèles d’état (du type “boîte blanche”), c’est à dire des modèles issus de lois physiques et qui sont utilisés en caractérisation thermophysique ou en conduction inverse en thermique. On retrouve dans cette catégorie les problèmes de calibration d’un instrument ou plus généralement d’un montage métrologique (capteur de température, capteur ou caméra infrarouge en situation d’expérience) et les problèmes inverses de conception et conduite optimales d’expérience.
  • d’identification d’un modèle, en utilisant des mesures à la fois de l’entrée et de la sortie. On trouve dans une catégorie voisine les techniques de réduction de modèle.
     

Mots clés : régularisation, estimation paramétrique, moindres carrés, déconvolution, bruit de mesure, biais.

En termes d’application

L’analyse inverse est employée et employable dans pratiquement tous les domaines de la thermique où l’on cherche à faire dialoguer modèles et mesures. On cite ici quelques exemples : la caractérisation thermique de matériaux (conductivité, diffusivité) ou de systèmes (résistances de contact, coefficients d’échanges, en thermique des composants par exemple), le contrôle non destructif par voie thermique, l’estimation de flux ou de densités de flux thermiques (conduction inverse) dans tous les procédés (échangeurs, trempe des métaux, parois d’ITER, …).

Derniers évènements SFT de la section

  • 18/03/10 , Modélisation analytique pour la caractérisation thermique transitoire - problèmes avec sources ponctuelles ou réparties (contacts : J.L. Battaglia, B. Rémy)
  • 30/09/10, Caractérisation thermique et échelle d'observation, (contacts : Y. Jarny, C. Pradère, D. Maillet) http://www.sft.asso.fr/document.php?pagendx=11737&project=sft
  • 13-18/06/11 : 5ème Ecole SFT/CNRS/Eurotherm METTI, Roscoff, (contact : P. Le Masson)
  • http://www.sft.asso.fr/document.php?pagendx=12299&project=sft
  • 13/06/2013, Caractérisation thermique température-température (contacts : D. Maillet, A. Degiovanni, J.-C. Batsale, N. Laraqi) http://www.sft.asso.fr/document.php?pagendx=12691&project=sft
  • 1-6/03/15 : 6ème Ecole SFT/CNRS/Eurotherm METTI, RoscoffBiarritz, (contact : LJ.-L. Battaglia) http://metti.u-bordeaux.fr/

Ouvrages de référence

  • Métrologie Thermique et Techniques Inverses, Vol. 1 : Cours

    | (actes de l’école METTI, 2 Bolqueres), Editeur Presses Universitaires de Perpignan, pages 1-50, ISBN 2-908912-95-3, février 2001
  • D. Petit, D. Maillet |

    Techniques inverses et estimation de paramètres

    | Editeur : Techniques de l’Ingénieur, thème : Sciences Fondamentales, base : Physique-Chimie, rubrique : Mathématiques pour la physique, dossiers AF 4515, pp. 1- 18, et AF 4516, pp. 1-24, Paris, janvier 2008
  • Helcio R.B. Orlande; Olivier Fudym; Denis Maillet; Renato M. Cotta |

    Thermal Measurements and Inverse Techniques

    | (actes de l’école Metti 3, Angra dos Ries, Brésil), CRC Press, Taylor & Francis Group, Bocca Raton, USA, 779 pages, May 09, 2011
  • D. Maillet, Y. Jarny, D. Petit |

    Problèmes inverses en diffusion thermique - Modèles diffusifs, mesures et introduction à l'inversion

    | Dossier BE 8265, pp. 1- 54, 10 octobre 2010
  • D. Maillet, Y. Jarny, D. Petit |

    Problèmes inverses en diffusion thermique - Formulation et résolution du problème des moindres carrés

    | Dossier BE 8266, pp. 1-46, janvier 2011
  • D. Maillet, Y. Jarny, D. Petit |

    Problèmes inverses en diffusion thermique - Outils spécifiques de conduction inverse et de régularisation

    | Dossier BE 8267, pp. 1-24, octobre 2011, Techniques de l’Ingénieur, Paris, base documentaire: Génie Energétique
  • Y. Jarny, D. Maillet, D. Petit |

    Méthodes inverses appliquées à la convection forcée en thermique

    | Techniques de l’Ingénieur, thème : dossier BE 8270, pp. 1- 33, Paris, 10 avril 2015

Congrès : Contribution

Instrumentation et caractérisation des propriétés hygrothermiques d’une paroi en béton cellulaire

Cet article présente le travail préliminaire d’identification des propriétés hygrothermiques de matériaux par résolution du problème inverse. L’objectif global est la validation d’une méthode non intrusive et non destructive de caractérisation. La validation de cette méthode est basée sur la comparaison des résultats obtenus par cette méthode avec ceux obtenus par des méthodes usuelles de caractérisation en laboratoire.

Etude expérimentale du transfert de chaleur dans des films liquides ruisselants instables

Le ruissellement de films liquides minces est rencontré dans une variété de procédés, notamment les condenseurs, les évaporateurs ou encore les colonnes d’absorption à film tombant. En général, les conditions rencontrées dans ces applications sont telles que la surface libre du film est instable et que des vagues s’y propagent. Depuis longtemps, la présence des vagues est utilisée pour intensifier les transferts de chaleur et de masse à travers le film liquide.

Mise en œuvre d’une méthode d’inversion pour la détermination de la puissance résiduelle d’un combustible nucléaire irradié dans le cadre de l’expérience PRESTO

La puissance résiduelle est la puissance thermique dégagée par la décroissance des noyaux radioactifs, dans le combustible nucléaire, et les fissions résiduelles après l’arrêt de la réaction en chaîne. Pour les réacteurs électrogènes, cette puissance est d’environ 7% de la puissance nominale une seconde après l’arrêt et de 1,5% une heure après.

Détection d’encrassement au sein d’échangeurs à plaques et ailettes brasées à partir de modèles ARX

Les échangeurs à plaques et ailettes brasées sont soumis à un encrassement. Cet encrassement entraine une augmentation de la résistance thermique sur les parois de l’échangeur et entraine une diminution de l’efficacité thermique. Afin d’optimiser les rendements des lignes de procédés, les coûts de maintenances des échangeurs, il est nécessaire de détecter cet encrassement au plus tôt. Cette étude fait suite à un précédent travail visant à détecter par méthode thermique transitoire via l’identification de fonction de transfert [1].

Estimation de la source de chaleur équivalente lors de la déposition d’un fil en acier inoxydable 316L par le procédé Metal Inert Gas – Cold Metal Transfer : application à la simulation thermique de la fabrication additive.

La Fabrication Additive (FA) est une technologie prometteuse car elle permet d’économiser de la matière première et de réduire le temps entre la fabrication et la mise à disposition de la pièce. Un générateur de soudage à l’arc, développé par la société Fronius, appelé MIC-CMT (Metal Inert Gas – Cold Metal Transfer), est utilisé comme source de chaleur afin de fondre un fil en acier inoxydable 316L. La fusion du matériau, un fil-électrode fusible, est obtenue grâce à l’arc électrique généré entre le support et l’extrémité du fil.

Caractérisation des coefficients de dispersion thermique de mousse céramique de type SiC à température ambiante.

Les mousses céramiques à forte porosité (7-60 ppi) de type SiC, de par leurs propriétés optiques et leur bonne tenue à haute température, ont un fort potentiel pour servir d’absorbeur/récupérateur de rayonnement dans des systèmes de valorisation des chaleurs fatales. La mise en œuvre de ces mousses dans de tel dispositif nécessite de s’intéresser dans un premier temps à l’étude du transfert couplé conduction/convection forcée (le couplage radiatif fera l’objet d’une étude ultérieur).