Le transfert de chaleur dans les polymères

L'un des points critiques de l'approche du projet HTC («Determination of heat transfer coefficients by inverse methods») a été d 'évaluer le transfert de chaleur à la surface des pièces en polymères. Pour calculer les conditions du transfert de chaleur, il faut évaluer la température de surface et le flux de chaleur. Ces facteurs sont cependant difficiles à obtenir directement à partir des mesures.

Par opposition, les méthodes inverses définies par les chercheurs du projet HTC permettent d'estimer les conditions aux limites à partir de l'historique thermique de l'intérieur du solide. La procédure consiste à mesurer la réponse en température à l'intérieur de la pièce, et de convertir les résultats en flux de chaleur et température à la surface.

Cette méthode de conduction inverse de la chaleur conduit cependant à un 'problème inverse mal posé ', qui ne satisfait pas aux critères d'existence d'une solution, ni même d'unicité ou de stabilité. Beaucoup d'efforts ont déjà été entrepris pour atteindre une solution exacte et insensible au bruit dans les mesures de température. De plus, les problèmes étudiés se limitaient à l'estimation du flux de chaleur et de la température aux limites.

L'équipe du projet HTC s'est intéressée aux coefficients de transfert de chaleur qui accompagnent la dissipation de chaleur au niveau de la surface de la pièce. Elle a traité l'estimation des coefficients dépendant du temps, de la température et de l'espace comme un problème à la fois linéaire et non linéaire. Pour obtenir une solution réaliste, elle a appliqué la méthode du gradient conjugué, une nouvelle technique de régularisation.

Les chercheurs ont conduit plusieurs expériences numériques pour vérifier dans quelle mesure la méthode supprimait la sensibilité au bruit de la solution calculée. Les travaux du projet HTC visaient initialement des problèmes liés à la conception de structures et de produits en polymères, mais ils seront poursuivis pour s'étendre à la coulée de métaux et aux tubes à ailettes des échangeurs de chaleurs.

Il reste encore beaucoup de recherches à conduire dans la théorie des problèmes inverses, mais les premières étapes ont été franchies. En outre, la collaboration étroite avec les entreprises partenaires du projet HTC devrait conduire à d'autres applications. L'utilisation de techniques de calcul efficaces devrait soutenir la compétitivité de l'industrie européenne.