Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La méthode flash est la méthode de mesure de la diffusivité thermique la plus connue et la plus utilisée. Depuis sa mise au point en 1961, elle a fait l’objet de nombreux développements. Méthode de laboratoire, elle est de plus en plus envisagée comme outil de contrôle industriel, de par sa simplicité de mise en oeuvre. Cet article présente les différents aspects de cette méthode , de la modélisation et l’estimation des paramètres jusqu'à la mesure, en passant par quelques exemples de réalisations industrielles et de laboratoire.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Bruno HAY : Ingénieur ESIP Responsable du centre « Propriétés thermiques des matériaux » Laboratoire national d’essais (Paris)
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Jean-Rémy FILTZ : Docteur de l’université Paris VI Chef de la division « Thermique et Optique » Laboratoire national d’essais (Paris)
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Jean-Christophe BATSALE : Docteur de l’université de Bordeaux Professeur des universités Laboratoire Énergétique et Phénomènes de transfert (UMR 8508 CNRS) École nationale supérieure des arts et métiers – CER de Bordeaux
INTRODUCTION
Proposée en 1961 par Parker et al, la méthode flash est la méthode de mesure de la diffusivité thermique la plus connue et la plus utilisée. Elle a fait l’objet de nombreux développements liés aux méthodes de calcul et d’estimation de paramètres, aux capteurs, aux dispositifs d’acquisition et de traitement des données.
Cette méthode de laboratoire, qui peut être mise en œuvre simplement et éventuellement sans contact, est de plus en plus envisagée comme outil de contrôle industriel.
Le but de ce document est d’aborder les différents aspects de la méthode flash, de la modélisation et l’estimation des paramètres jusqu’à la mesure, en passant par quelques exemples de réalisations industrielles et de laboratoire.
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Présentation
Réalisation pratique1. Théorie
1.1 Définition de la diffusivité thermique
La diffusivité thermique, qui caractérise l’aptitude d’un matériau à diffuser la chaleur, est une propriété intervenant dans tous les processus de transfert de chaleur en régime instationnaire, c’est-à-dire pour lesquels la température varie avec le temps.
La connaissance de ce paramètre est essentielle pour résoudre de nombreux problèmes de transfert thermique. Elle permet en outre d’accéder indirectement à la conductivité thermique lorsque la capacité thermique massique et la masse volumique sont connues.
En pratique, la diffusivité thermique est mesurée pour accroître la connaissance des propriétés d’un matériau, dans le but de l’améliorer vis-à-vis d’une application spécifique ou pour pouvoir calculer les champs thermiques dans des systèmes plus ou moins complexes dont il est un des constituants.
une augmentation de la diffusivité des couches minces utilisées en électronique de puissance permet de diminuer la surchauffe locale sur le composant générant de la puissance (microprocesseur). De même, une augmentation de la diffusivité thermique des matériaux constituant les disques de frein (composite carbone en aviation) prolonge leur durée de vie grâce à une diminution des échauffements.
1.2 Principe de la méthode flash
Dans son principe, cette méthode impulsionnelle consiste à soumettre la face avant d’un échantillon plan à une impulsion de flux de chaleur de courte durée et à observer l’évolution temporelle de la température (appelée thermogramme) en un ou plusieurs points de l’échantillon.
Si l’impulsion s’approche d’une impulsion de Dirac, c’est-à-dire si sa durée peut être supposée infiniment courte, alors l’analyse d’une réponse en température en un seul point de l’échantillon (généralement en face arrière) suffit pour estimer la diffusivité thermique. Celle-ci est alors déterminée par identification du thermogramme expérimental obtenu avec un thermogramme théorique issu...
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Théorie
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DEGIOVANNI (A.) - Transmission de l’énergie thermique. Conduction - . Techniques de l’Ingénieur. Traité Génie énergétique [BE 8 200] (1999).
-
(2) - GAUSSORGUE (G.) - La thermographie infrarouge - . Technique et Documentation (1981).
-
(3) - HLADIK (J.) - Métrologie des propriétés thermophysiques des matériaux - . Masson (1990).
-
(4) - MAGLIC (K.C.), CEZAIRLIYAN (A.), PELETSKY (V.E.) - Compendium of thermophysical property measurement methods - . Plenum Press (1984).
-
(5) - MAILLET (D.), ANDRÉ (S.), BATSALE (J.-C.), DEGIOVANNI (A.), MOYNE (C.) - Thermal quadrupoles. Solving the heat equation through integral transforms. - Wiley (2000).
-
(6) - CARSLAW (H.S.), JAEGER (J.C.) - Conduction of heat in solids - . Oxford at the Clarenton Press...
ANNEXES
1 Laboratoires universitaires ou industriels utilisant la méthode flash (liste non exhaustive)
BNM-LNE (Paris) Contact (B. Hay, JR. Filtz)
CETHIL (INSA de Lyon 2) Contact (D. Baillis-Dœrmann, M. Raynaud)
ENSTIMAC - Département Énergétique (Albi) Contact (B. Ladevie)
GIAT Industries DSAM/DT/BIA/BIU (Bourges) Contact (O. Faugeroux)
Laboratoire de thermocinétique de Nantes EPUN Contact (Y. Scudeller)
LEMTA (Nancy) Contact (D. Maillet, A. Degiovanni)
LEPT-ENSAM - Cellule Thermicar (Talence) Contact (J.-C. Batsale, D. Mourand)
ONERA-DMSC (Palaiseau) Contact (D. Demange)
ONERA – Département de mécanique du solide de l’endommagement (Châtillon) Contact (J.C. Krapez)
HAUT DE PAGE2.1 Bancs de mesure de diffusivité thermique
Anter Corporation http://www.anter.com
ARIA-MINCO
Holometrix (Groupe Netzsch) http://www.holometrix.com
Netzsch http://www.netzsch.com
ONERA http://www.onera.fr
...
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