Approche locale de la convection thermique (Julien Salort, ENS Lyon)

L'étude de l'efficacité du transfert thermique dans un système simple de convection thermique, la cellule de Rayleigh-Bénard, montre que des petits changements dans les couches limites peuvent avoir un effet très important sur l'efficacité du transfert de chaleur. Pour mieux comprendre le rôle de la couche limite, nous étudions une cellule de Rayleigh-Bénard dans laquelle des rugosités sont ajoutées sur les plaques, afin de modifier les couches limites.
Lorsque l'épaisseur de la couche limite thermique est de l'ordre de la hauteur des rugosités, les mesures globales de flux de chaleur montrent une augmentation de l'efficacité du transfert thermique supérieure à celle due à l'augmentation de surface.

L'analyse des fluctuations locales de température, combinée à la visualisation du champ de température par strioscopie synthétique permettent de mettre en évidence plusieurs mécanismes d'amélioration.

Pour comprendre plus en détail les mécanismes en jeu, nous souhaitons mesurer le flux de chaleur local. Pour cela, nous travaillons à la réalisation d'un capteur original, basé sur les technologies silicium utilisées en microélectronique, pour réaliser une mesure locale conjointe et rapide de la température et de la vitesse. Des premiers prototypes ont été placés dans des écoulements de test. Une application envisagée pour ce capteur est également de permettre d'évaluer la contribution du flux de chaleur turbulent dans des contextes thermiques plus larges, notamment pour la ventilation naturelle des bâtiments.