Évaluation des transferts thermiques par rayonnement au sein d’un four ou d’une chambre de combustion
Les transferts de chaleur par rayonnement sont un élément essentiel de la thermique des fours industriels ou des chambres de combustion. Mais la simulation numérique des ces transferts reste un champ de recherche très ouvert. La communauté correspondante a fourni un gros effort d’explicitation des verrous qui limitent aujourd’hui l’analyse du rayonnement lui-même, ainsi que la compréhension de son interaction avec la fluidique et la cinétique chimique. Nous orientons nos efforts de formulation en espaces de chemins vers des tentatives de contournement de chacun de ces verrous.
La principale de nos contributions concerne la prise en compte détaillée des propriétés d’émission/absorption des gaz (H20, CO2, CO, CH4, etc) au sein de simulations rendant compte de toute la complexité géométrique des systèmes industriels. En géométrie simplifiée, de nombreuses approches sont disponibles pour décrire toute la physique des millions de raies d’absorption contribuant au transfert. En géométrie complexe, de nombreuses approches sont disponibles pour la résolution de l’équation de transfert radiatif en modèle monochromatique, ou à l’aide de modèles simplifiés de la dépendance fréquentielle des propriétés radiatives. Mais combiner ces deux dimensions reste aujourd’hui extrêmement délicat.
Face à ce constat, notre approche consiste à aborder simultanément, dans un même espace de chemin
- la construction des propriétés radiatives (sommes des raies d’absorption correspondant à chaque transition pour les gaz, résolution des équations de Maxwell pour les particules solides et les gouttes)
- et la propagation (au sens de la théorie de Green).
Les chemins que nous construisons ne sont donc plus des chemins de photons. Ils sont la traduction statistique d’une reformulation du problème dans sa globalité, dans le même esprit que ce que nous proposons pour les procédés solaires, c’est à dire en combinant statistiquement des processus aux diverses échelles de modélisation.
Imagerie et inversion
Du fait de notre savoir faire dans le domaine de la synthèse d’images, nous sommes également sollicités dans des projets où il s’agit de construire une image de flamme, au fréquences visibles ou infrarouges, à partir de champs de température, pression et concentrations issus de calculs LES, avec l’objectif de travailler sur la comparaison de cette image synthétique à une image expérimentale et extraire de l’information sur le champ observé. Il s’agit donc d’avancer en direction d’un travail d’inversion, notamment en ce qui concerne la caractérisation des agrégats de suie, et ce travail bénéficie fortement d’une des forces des approches statistiques : la capacité à évaluer des sensibilités paramétriques (une jacobienne), à faible coût numérique, en même temps que l’évaluation de la grandeur radiative principale.