Prédiction de la diffusivité thermique et massique du bois par la méthode Lattice Boltzmann

Mehdi Ayouz (1) , Patrick Perre (1)

1 LGPM - Laboratoire de Génie des Procédés et Matériaux - EA 4038

Dans un contexte de réduction de l’empreinte carbone, les matériaux de construction issus de la biomasse présentent le double intérêt de capturer le carbone et de le stocker durablement dans les constructions. Des travaux de recherche sont réalisés depuis plusieurs années afin de caractériser les matériaux du point de vue thermo-hydrique et modéliser leur réponse sous différentes contraintes (température, humidité relative, etc.). La simulation numérique du phénomène de diffusion a été réalisée dans un milieu poreux hétérogène par la méthode de Lattice Boltzmann (LBM) (Succi 2001, Mohamad, 2007). La méthode développée a été validée sur un réseau rectangulaire divisé en deux sous-domaines de conductivités thermiques différentes (Ayouz, Perré 2013). Le code de calcul a ensuite été utilisé pour prédire la conductivité thermique équivalente et la diffusivité massique de l'épicéa dans les deux directions transverses du bois (radiale and tangentielle). Afin de prendre en compte la structure anatomique réelle de l'agencement cellulaire, le calcul est effectué sur un réseau hétérogène généré à partir d'une image obtenue par microscopie électronique à balayage environnementale (Fig. 1). La méthode LBM permet de calculer le champ de température dans le volume élémentaire représentatif (Fig. 2) et d'en déduire la propriété macroscopique équivalente. Les valeurs de conductivités thermiques obtenues, dans les deux directions tangentielle et radiale, sont assez proches des valeurs théoriques obtenues pour la même proportion des phases placées en parallèle. Ceci est conforme au résultat escompté pour une structure hétérogène dans laquelle c'est la phase connexe qui est la plus diffusive. En cohérence avec cette explication, des conclusions opposées sont obtenues dans le cas de la diffusivité massique.

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Mehdi Ayouz, Patrick Perre. Prédiction de la diffusivité thermique et massique du bois par la méthode Lattice Boltzmann. 2èmes Journées du GDR 3544 Sciences du Bois, Nov 2013, Champs sur Marne, France. ⟨hal-01824577⟩