De meilleurs liquides de refroidissement pour les avions
Les boucles à pompage capillaire sont des systèmes de gestion de la chaleur à deux phases. Elles utilisent la tension superficielle dans des capillaires pour faire circuler le fluide de refroidissement entre un évaporateur et un condensateur. Contrairement aux circuits classiques de refroidissement, ces pompes séparent la circulation du liquide de celle de la vapeur, d'où le qualificatif «à deux phases». Cependant, les liquides de refroidissement classiques ne satisfont pas totalement aux exigences de l'aérospatiale, et beaucoup ne respectent pas les normes environnementales. Il faut donc mettre au point un nouveau liquide. C'est dans ce but que l'UE a financé le projet DIPHASICFLUID (Identification of a fluid for two phase capillary pumped cooling systems). Ce liquide doit optimiser diverses propriétés comme la capacité de transfert calorique, la viscosité, la densité et la température de fonctionnement. Les ordinateurs conviennent bien à cette tâche et les scientifiques ont utilisé l'ingénierie inverse pour identifier les molécules et les mélanges candidats, en fonction d'exigences de performances prédéfinies. Les chercheurs ont développé une fonction mathématique pour calculer les performances à partir des propriétés ciblées, pondérées par rapport à leur importance. Les chercheurs ont intégré à la fonction de calcul des performances les effets des paramètres chimiques pour chaque propriété, ce qui leur a permis d'identifier plusieurs mélanges de liquides candidats idéaux. L'équipe a ensuite conduit des recherches ascendantes et descendantes pour trouver de nouveaux candidats. La procédure informatisée ascendante a porté sur des matériaux renouvelables, avec des voies de synthèse accessibles. La procédure descendante a appliqué des méthodes d'estimation des propriétés pour étudier de nouveaux composés, purs ou en mélange. Chaque méthode a déterminé des fragments chimiques, à partir desquels les chercheurs ont reconstitué et comparé des liquides candidats, conduisant à identifier des molécules similaires. Pour réduire la liste de candidats, les chercheurs ont mis à jour la fonction de calcul des performances de chaque candidat en affinant les valeurs de propriété soit en les extrayant des bases de données, soit en les prédisant avec des méthodes du premier principe. Des travaux expérimentaux ont abouti à l'identification de plusieurs liquides de refroidissement adaptés aux systèmes de gestion de la chaleur pour les avions. Dans ces mélanges, les propriétés d'un composé peuvent compenser les valeurs de propriété éloignées de la cible pour un autre composé. Le fait de disposer de meilleurs liquides de refroidissement, ayant moins d'impact sur l'environnement, sera important pour la durabilité et la compétitivité de l'industrie aéronautique de l'UE. Ces liquides auront aussi d'importants avantages pour la sécurité et la santé des opérateurs. Les résultats du projet DIPHASICFLUID exploitent la puissance des ordinateurs pour accélérer la découverte d'une solution optimisée, avec des propriétés chimiques qui correspondent aux performances visées.
Mots‑clés
Liquides de refroidissement, avion, gestion de la chaleur, boucles à pompage capillaire, DIPHASICFLUID
