Congrès Français de Thermique, SFT 2005, Reims, 30 mai-2 juin 2005 1 Instrumentation locale et méthodes inverses appliquées à la caractérisation de l’ébullition convective en minicanaux. David BRUTIN, Ouamar RAHLI, Christophe LE NILIOT Ecole Polytechnique Universitaire de Marseille : Laboratoire I.U.S.T.I. U.M.R. 6595 Université de Provence - Technopôle de Château-Gombert 5, Rue Enrico Fermi 13453 Marseille Cedex 13 – France Tel : +33 (0) 4 91 10 69 36, Fax : +33 (0) 4 91 10 69 69 Email : david.brutin@polytech.univ-mrs.fr Résumé : Dans les précédentes études de l’ébullition convective en minicanaux, nous avons présenté plusieurs études basées sur l’analyse expérimentale et théorique de l’ébullition convective en minicanaux de 0.5 ×4×200 mm [1-3]. Nous avons mis en évidence les difficultés d’accès aux grandeurs locales telles que les températures et flux pariétaux sans altérer les transferts thermiques. L’objet de la présente communication est de présenter le dispositif expérimental mis au point à partir des connaissances du laboratoire sur l’ébullition convective confinée [1-3] et les méthodes inverses [4-6]. Il s’agit ici d’accéder localement aux flux de chaleur et aux températures de surface en utilisant une instrumentation non intrusive. L’approche qui consiste à estimer des températures et flux pariétaux à partir de mesures internes est classée dans la catégorie des problèmes inverses qui nécessitent des techniques de résolution particulières. Une étude de sensibilité a d’abord été réalisée afin de confirmer la faisabilité du projet. Le positionnement et la quantité minimale de thermocouples (diamètre 130 μm) fabriqués au laboratoire pour l’occasion a été étudié afin d’obtenir une estimation des flux et températures appliqués à la paroi du minicanal. Les transferts diffusifs dans ce minicanal sont modélisés à partir d’un schéma éléments de frontière (BEM) dans lequel le canal est discrétisé en 60 éléments : 40 pavés de 0.5 ×10 mm et 20 pavés de 4×10 mm. L’objectif est à partir des mesures de température à l’intérieur du support du minicanal, d’accéder au coefficient de transfert thermique local. Ces données quantitatives sont couplées à une visualisation de l’écoulement afin d’établir expérimentalement la correspondance entre les structures d’écoulement et leur efficacité au niveau des transferts thermiques en minicanaux. Le minicanal est gravé dans une plaque d’inconel ® afin de créer un gradient de température significatif pour une exploitation ultérieure des mesures de température par méthodes inverses. La géométrie est fermée avec une plaque de polycarbonate ® . Un ciment, dont les propriétés thermiques pourront être ultérieurement déterminées, est utilisé pour obtenir un barreau solide qui contient à la fois l’instrumentation et la source de chaleur. Ce barreau en ciment est scellé sur la plaque d’inconel en utilisant une colle argentique haute température. Le chauffage est réalisé avec des fils chauffants de 400 μm de diamètre insérés dans l’éprouvette en ciment et judicieusement répartis autour du minicanal. Les thermocouples sont placés au dessus de ces fils chauffants selon une position définie de manière à avoir les sensibilités les plus élevées possible. Le barreau en ciment est scellé sur la plaque d’inconel en utilisant une colle argentique haute température. L’ensemble des mesures de température au sein du barreau en ciment ainsi que les conditions aux limites sont utilisés pour accéder aux grandeurs locales de surface à l’aide d’une méthode inverse globale. Celle-ci est basée sur un schéma numérique de type éléments de frontières (BEM) [6] qui est ici particulièrement adapté à la prise en compte de sources ponctuelles et de mesures par thermocouples. Des