Étude expérimentale du refroidissement par impact de jet d’huile : influence de la courbure de surface

Pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, les véhicules entièrement électriques représentent une voie prometteuse. Cependant, leurs performances sont limitées par la température maximale atteinte par le moteur électrique. Une solution envisagée pour surmonter cette limitation consiste à refroidir directement les zones critiques du moteur à l’aide de jets d’huile diélectrique.

Très peu d’études expérimentales se sont penchées sur l’analyse de ces transferts de chaleur, notamment dans des configurations géométriques complexes représentatives d’un moteur électrique. Nos travaux visent à caractériser expérimentalement les échanges thermiques entre un jet d’huile et sa surface d’impact dans diverses configurations géométriques. Nous étudierons en particulier l’influence de la courbure, ainsi que celle de paramètres dynamiques comme les nombres de Reynolds et de Prandtl.

Pour ce faire, un banc d’essais a été conçu, intégrant une technique de mesure par thermographie infrarouge sur la face opposée à celle impactée par le jet. Cette mesure, couplée à une méthode inverse tridimensionnelle, permet d’estimer la répartition surfacique du coefficient d’échange thermique sur la surface refroidie par le jet d’huile.

Les résultats montrent que l’influence de la courbure dépend fortement de sa nature convexe ou concave. Sur une surface convexe, les effets thermiques de la courbure restent très limités, car la convexité maintient la stabilité des jets laminaires ou faiblement turbulents, ce qui rend les transferts similaires à ceux sur une paroi plane. En revanche, dans le cas concave, une nette diminution des transferts de chaleur apparaît dans la zone de stagnation. Ces détériorations semblent résulter de recirculations et perturbations locales de l’écoulement. De plus, une légère baisse des échanges de chaleur se manifeste au-delà du point d’impact, probablement à cause des effets gravitaires perturbant l’écoulement, et accentués par la concavité de la surface.

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