Textural Control of Coupled Radiative and Conductive Heat Transfer in Fibrous Media at Very High Temperatures

La modelisation des transferts conducto-radiatifs a haute temperature (jusqu'a 2500 K) au sein de feutres hautement poreux (CALCARB R) a base de fibres de carbone microniques alliees a la comprehension des parametres texturaux les gouvernant permettent de poser les etapes cles d'une demarche robuste d'optimisation de leur pouvoir d'isolation thermique. Afin de modeliser finement les transferts conducto-radiatifs, les proprietes texturales 3D d'un feutre ainsi que les proprietes thermiques (conductivite) et optiques des fibres de carbone constitutives ont ete determinees au prealable en utilisant differentes methodes experimentales telles que la tomographie X a haute resolution, la spectroscopie micro-Raman, et la spectroscopie d’emission infrarouge. En particulier, la conductivite thermique longitudinale des fibres de carbone a ete obtenue en utilisant la methode Raman optothermique qui a ete adaptee aux fibres de carbone en developpant un modele approprie. Dans ce travail, un code numerique parallelise a ete par ailleurs developpe pour estimer le transfert de chaleur effectif en couplant la conduction et le rayonnement a l’echelle locale dans un squelette 3D digitalise et constitue de fibres opaques baignant dans le vide. Le code est base sur la methode des volumes finis pour reproduire les transferts conductifs au sein du maille a base de voxels, methode qui est couplee avec une technique de lancer de rayon acceleree pour le calcul du facteur d’echange radiatif entre elements triangules opaques. Cette approche utilise une methode de decomposition de domaine qui permet de resoudre des geometries complexes avec des centaines de millions d'inconnues, et de gagner un temps de calcul important sans trop compromettre la precision de la solution. Le code numerique (C++, Qt) ainsi mis au point a fait l'objet de validations par des comparaisons avec des resultats standards de la litterature recente ou obtenus a l'aide de logiciels commerciaux ou encore par voie experimentale (ETC acquises par Flash laser sur des echantillons representatifs de CALCARB R). Enfin, la dependance des proprietes texturales cles sur le transfert de chaleur couple a ete etudiee. A cette fin, un generateur de materiau fibreux virtuel base sur un algorithme d'adsorption sequentielle aleatoire et capable de creer des materiaux virtuels \realistes" avec une fonction de distribution predefinie pour controler la taille et l'orientation des fibres a ete developpe. L'usage combine des deux outils numeriques permet d’etudier l'impact des parametres texturaux majeurs sur le transfert de chaleur couple. Une premiere expression liant l'ETC d'une part et la porosite et le diametre de fibres d'autre part est ici donnee.