Deux nouveaux modèles de conductivité thermique
Les moteurs à turbine à gaz sont présents dans de nombreux systèmes, des avions aux centrales électriques. Ces moteurs doivent fonctionner à des températures extrêmement élevées, bien supérieures à 1 000 degrés Celsius. Par conséquent, la stabilité thermique des composants du moteur est d'une extrême importance pour éviter la fatigue ou les pannes. Le programme GROWTH a parraîné le projet HIPERCOAT qui a réuni des experts originaires tant d'Europe que des États-Unis pour faire avancer la recherche en matière de revêtements de barrières thermiques (RBT). Les RBT servent à protéger les composants des moteurs à turbine à gaz. En tant que partenaire du projet HIPERCOAT, l'Office National d'Études et de Recherches Aerospatiales (ONERA) a été chargé de la mise au point de nouveaux modèles de conductivité thermique pour aider au développement de nouveaux RBT. Le premier modèle utilise la dynamique moléculaire hors équilibre (DMHE) pour évaluer la conductivité thermique des oxydes complexes. Ce modèle opère à l'échelle moléculaire et tient compte de l'influence de la température. L'ONERA a calibré son modèle à l'aide d'un RBT à base d'alliages yttrium-zirconium, puis calculé la conductivité thermique de différents matériaux, y compris les zirconiums ternaires, les pérovskites et divers autres éléments. L'ONERA a aussi profité de son expertise pour créer un second modèle adapté à n'importe quelle substance hétérogène. L'analyse MDF des images en 2-D et en 3-D permet de segmenter la surface ou le volume. Ces pixels, ou voxels, correspondent à une substance unique dont les caractéristiques thermiques sont connues. Le modèle emploie ensuite des méthodes numériques pour effectuer une estimation synthétique (bottom-up) de la conductivité thermique d'ensemble. Ce modèle a été optimisé pour fournir des résultats rapides, le traitement de 100 millions de voxels ne nécessitant que 5 heures de CPU. Ces modèles ont joué un rôle essentiel dans l'évaluation des nouveaux RBT par le consortium HIPERCOAT.
