CFM 2019

Techniques de génération de mousses virtuelles pour le calcul de conductivité thermique effective
Zi Kang Low  1, *@  , Nawfal Blal  2@  , Naim Naouar  2@  , Dominique Baillis  1@  
1 : Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne]  (LaMCoS)
Univ Lyon, INSA-Lyon, CNRS UMR5259, LaMCoS, F-69621, France.
2 : Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures [Villeurbanne]  (LaMCoS)
Univ Lyon, INSA-Lyon, CNRS UMR5259, LaMCoS, F-69621, France, Univ Lyon, INSA-Lyon, CNRS UMR5259, LaMCoS, F-69621, France.
* : Auteur correspondant

Les matériaux céramiques de type mousse sont une source d'intérêt dans beaucoup de domaines, notamment pour des applications à très haute température. L'approche souvent employée pour la simulation numérique des propriétés effectives de mousses consiste à générer des volumes élémentaires représentatifs (VER) aléatoires de la microstructure à partir des paramètres morphologiques prescrits, ce qui permet de tenir compte de l'influence des phénomènes locaux. La plupart des travaux passés sur des mousses céramiques portent sur des mousses de haute porosité possédant une morphologie squelettique, dont la structure peut être modélisée de manière réaliste par la construction du squelette solide à partir des cellules de Voronoï. En revanche, les mousses de porosités intermédiaires (60-85\%) fabriquées par moussage direct ont généralement des pores sphéroïdaux, et sont souvent modélisée par l'enlèvement des sphères d'une matrice, ce qui impose une simplication majeure de la géométrie des pores.

Afin d'améliorer la modélisation des mousses de porosités intermédiaires à pores sphéroïdaux, l'influence de la technique de génération de VER sur la conductivité thermique effective est étudiée. Des mousses virtuelles générées avec deux algorithmes récents - l'un basé sur l'enlèvement des sphères et l'autre sur la construction du squelette à partir des cellules de Voronoï - sont comparées avec une mousse réelle tomographiée. Les paramètres morphologiques des mousses réelles et virtuelles sont extraits et comparés par analyse d'images, et des calculs d'homogénéisation en conduction thermique pure sont effectués par méthode des éléments finis. La morphologie et la conductivité thermique effective des mousses virtuelles générées sont en bon accord avec celles de la mousse réelle, ce qui valide la simulation de ce type de mousse par les deux algorithmes considérés.


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