Soutenance de thèse Florent Retailleau (ITHeMM, Reims) – 17 décembre 2021, 09h30

Titre de la thèse : « Etude du transfert radiatif au sein des matériaux composites semi-transparents »

Mots clés : transfert radiatif, transfert thermique, modélisation, matériau composite, méthode inverse,spectrophotométrie en température

Résumé : un modèle thermique capable de déterminer le champ de température au sein d’un matériau composite semi-transparent soumis à un fort flux laser a été développé. Ce modèle s’appuie sur la résolution de l’équation de transfert radiatif (ETR) par la méthode de Monte-Carlo. Les propriétés radiatives volumiques et surfaciques du matériau étudié, indispensables à la résolution de cette équation, ont été obtenues par identification. Du fait de l’impact de la température sur les propriétés intrinsèques du matériau, les propriétés radiatives ont été déterminées entre 20 et 450 °C. Basée sur la méthode inverse de Gauss-Newton, la procédure d’identification est réalisée à partir de données expérimentales acquises grâce à deux systèmes permettant la mesure des reflectances et transmittances bidirectionnelles entre 20 et 200 °C, et hémisphériques et directionnelles entre 20 et 450 °C. La résolution de l’ETR permet finalement d’obtenir le profil d’absorption d’un flux radiatif au cœur d’un matériau semi-transparent présentant des surfaces rugueuses. Le modèle thermique s’appuie également sur une mesure précise des propriétés thermiques du matériau composite. Ces propriétés ont été obtenues à l’aide de plusieurs méthodes de mesure différentes entre 20 et 400 °C. La cinétique de chauffe étant très différente entre les méthodes de mesure et le problème final, la loi d’Arrhenius a été utilisée pour prendre en compte l’impact de la vitesse de chauffe. Enfin, un dispositif expérimental permettant la mesure de la température d’un échantillon semi-transparent soumis à un flux laser de forte puissance a été mis en place afin de confronter les résultats théoriques et expérimentaux.

Les membres du jury sont :

Mme Sophia HAUSSENER (Rapporteure), École Polytechnique Fédérale de Lausanne
Mme Agnès DELMAS (Rapporteure), Centre d’ Énergétique et de Thermique de Lyon, INSA Lyon
Franck ENGUEHARD (Examinateur), Institut PPrime, Université de Poitiers
Gilles PARENT (Examinateur), LEMTA, Université de Lorraine
Jean-François HENRY (Examinateur), ITheMM, Université de Reims Champagne-Ardenne
Thierry DUVAUT (Examinateur), ITheMM, Université de Reims Champagne-Ardenne
Jaona Harifidy RANDRIANALISOA (Directeur de thèse), ITheMM, Université de Reims Champagne-Ardenne
Lionel MERLAT (co-encadrant de thèse), Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis
Vadim ALLHEILY (invité), Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis