Etude et validation d’une approche cinétique couplée pour la modélisation du transfert multimodal et multi-échelle de chaleur en milieu hétérogène

Abstract

Cette thèse a permis de mettre en application une approche innovante pour modéliser le transfert thermique conducto-radiatif dans un milieu hétérogène. L’idée est de traiter les deux modes de transfert en utilisant un seul solveur numérique basé sur des moments réduits des équations cinétiques. En particulier, le modèle M1 doit être résolu, et il est impératif d’utiliser un schéma numérique adapté. Plusieurs défis doivent être relevés : (i) le solveur doit pouvoir être utilisé sur des maillages non-structurés pour limiter le nombre de mailles dans la reconstruction du domaine ; (ii) les applications comprennent des milieux hétérogènes, de sorte que les valeurs d’interface et les couches limites potentielles doivent être prises en compte et traitées efficacement ; (iii) le domaine pouvant inclure des matériaux contrastés avec des temps caractéristiques très différents, un tel schéma doit également fonctionner sous une forme implicite, capable de gérer des pas de temps très variables ; (iv) le modèle M1 modélise correctement le transfert des particules porteuses d’énergie dans les limites de transport et de diffusion, ce qui implique que le schéma numérique utilisé dans le solveur doit préserver non seulement la limite asymptotique mais aussi la transition entre les deux régimes. Pour atteindre ces objectifs, une partie importante de cette étude est basée sur le choix du schéma numérique, dont la principale caractéristique est de préserver la limite asymptotique du modèle M1. Cette étude comprend la construction d’un code de calcul Volumes Finis permettant d’obtenir des résultats cohérents et de façon compétitive, selon les critères précédents.