Validation expérimentale d’un modèle cinétique de solidification d’une plaque MCP/GNE

Nous présentons le comportement thermique lors de son changement de phase d’un matériau composé d’une fraction massique de graphite naturel expansé (GNE) de 20

Un modèle numérique 3D sous Comsol multiphysics a été développé. Le MCP étant encapsulé dans la matrice de GNE anisotrope, les phénomènes de transferts thermiques dans la plaque sont conductifs. La fusion est classiquement modélisée par méthode enthalpique, la fusion ne présentant pas de cinétique, un pic de fusion assez étalé étant observé en DSC, indépendant de la vitesse de chauffage. Le matériau présente en solidification un comportement complexe, avec deux pics, se déplaçant en fonction de la vitesse de refroidissement. Nous avons utilisé une méthode de cinétique de cristallisation qui consiste à ajouter un terme source à l’équation de l’énergie. Au cours de la phase de solidification deux transformations exothermiques ont été mises en évidence. L’évolution de la fonction de cinétique de cristallisation de chaque transformation a été définie. La classique formulation différentielle de Nakamura a été utilisée pour décrire les cinétiques de cristallisation pour un refroidissement quelconque. Une pondération entre chaque transformation a été introduite, basée sur le rapport d’enthalpie du pic de chaque transformation par rapport à l’enthalpie totale de changement de phase.

En utilisant les conditions aux limites obtenues par des thermocouples placés sur les faces latérales de l’échantillon, les températures à cœur ont été calculées à la position de plusieurs thermocouples La méthode montre des résultats excellents, avec un écart quadratique de l’ordre de 0.03K entre mesures et calcul, inférieur aux incertitudes de mesures.