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Transferts radiatifs dans des milieux hétérogènes et approche multi‐échelles

par Nathalie ROBERT - 28 novembre 2011

Le transfert de chaleur dans les isolants thermiques utilisés à température ambiante est dû à la conduction (gaz et solide) et au rayonnement (particules absorbantes et diffusantes). Les mousses et les milieux fibreux sont largement utilisés comme isolants dans le domaine du bâtiment (44% de la consommation énergétique en France). Les performances de ces milieux poreux dépendent de leurs masses volumiques, de la nature du matériau mais également de leurs morphologies (tailles et orientations des particules ou pores).

La modélisation la plus couramment utilisée consiste à déterminer les propriétés à l’échelle du pore (ou équivalent) avant de sommer les effets des différentes contributions. Or, cette approche est basée sur l’hypothèse de diffusion indépendante dont les limites restent aujourd’hui mal connues. Pour progresser, il faut inévitablement prendre en compte directement le milieu dans sa globalité : ce qui conduit à la résolution des équations de Maxwell pour un milieu réel (3D) permettant d’évaluer l’effet dû à la dépendance des interactions.

Cette approche est très complexe et reste limitée par les performances des ordinateurs (taille mémoire et temps de calcul). Aussi, pour certains matériaux morphologiquement très complexe (poreux à plusieurs échelles ou/et de forme non périodique), la mesure des flux diffusés permet de remonter, par méthode inverse, aux propriétés des milieux équivalents. Mais là encore l’exploitation des mesures est difficile car la multi diffusion et les limites de sensibilité des détecteurs apportent des biais à l’exploitation des mesures.

Ce GDR permettra une première comparaison des résultats de mesure obtenus sur les différents dispositifs du même type conçus dans les laboratoires participants. Il conduirait également à la comparaison des performances des dispositifs de spectroscopie par interférométrie et des dispositifs femto‐secondes. Du point de vue de la modélisation, il permettrait de comparer les différents codes issus des laboratoires participants pour mieux connaître leurs précisions pour un temps de calcul donné. Enfin la diversité et complémentarité des approches développées dans les différents laboratoires permettront de mieux comprendre les limites de la théorie indépendante. Elles ouvriront de nouvelles perspectives de modélisation plus précises jouant un rôle primordial sur l’optimisation thermique des isolants.