Modélisation du transfert thermique dans un isolant microporeux

Jérôme Gilles (1) , Jean-Marc Goyheneche (1) , Franck Enguehard (1)

1 CEA Le Ripault - CEA Le Ripault

On s'intéresse dans cette étude aux isolants microporeux et, à titre d'exemple, à un matériau référencé WDS produit par la société allemande WACKER. La caractérisation thermique et microstructurale de ce matériau a été réalisée lors d'une précédente étude. Un modèle de conductivité thermique effective du WDS en fonction de ses caractéristiques géométriques, des fractions volumiques et des propriétés thermiques de ses constituants est proposé ici. La comparaison des conductivités effectives mesurées et calculées en fonction de la pression est satisfaisante. Une étude de sensibilité aux paramètres conduit à définir des règles de comportement pour ces matériaux. Nomenclature a diffusivité thermique, m 2 .s-1 indices : Cp capacité thermique massique, J.kg-1 .K-1 a apparent d dimension caractéristique des pores, m e effectif M masse molaire, kg.mol-1 g gaz p pression, Pa op particules d'opacifiant P porosité, sans unité m matrice T température, K si particules de silice  fraction volumique, sans unité  conductivité thermique, W.m-1 .K-1 exposant :  masse volumique, kg.m-3 ° libre (non confiné) 1-Introduction Le choix d'un isolant thermique pour le dimensionnement de véhicules hypersoniques passe immanquablement par une étape de compréhension de la façon dont le transfert thermique s'effectue dans l'isolant thermique du corps de rentrée. Par ailleurs, lorsqu'il s'agit d'élaborer de nouveaux matériaux, il est souhaitable de savoir prédire les propriétés thermiques d'un produit en fonction de celles de ses constituants, de sa morphologie, etc ... afin d'en orienter la conception. C'est pourquoi nous nous intéressons à la modélisation du transfert thermique dans les isolants microporeux. Le travail présenté concerne en particulier le matériau WDS produit par la société allemande WACKER. Ce matériau a pour référence : WDS-MARRON-1000°C, indiqué simplement par WDS dans le texte. Une première étude [1] a consisté à caractériser ce matériau d'un point de vue microscopique et thermique. L'objectif de ce travail est d'évaluer la conductivité thermique effective du WDS en fonction de ses caractéristiques géométriques, des fractions volumiques et des propriétés thermiques de ses constituants, pour ensuite étudier l'impact de ces différents paramètres sur son pouvoir isolant.

Domaines: Thermique [physics.class-ph]

Jérôme Gilles, Jean-Marc Goyheneche, Franck Enguehard. Modélisation du transfert thermique dans un isolant microporeux. Congrès Français de Thermique SFT 2000, May 2000, Lyon, France. ⟨hal-01289015⟩