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Parmi les cuiseurs solaires, les cuiseurs de type Scheffler semblent prometteurs. Ils ont en effet un foyer fixe et sont capables de fournir une puissance suffisamment importante pour avoir des applications dans la restauration, l'agro-alimentaire et l'industrie. Dans le cadre de l'étude d'un cuiseur de ce type et de son intégration dans un restaurant à haute qualité environnementale, une méthode de caractérisation des performances énergétiques du système, faisant appel à la métrologie et aux techniques inverses, est en cours de développement. Le cuiseur solaire évoqué est constitué d'un réflecteur de Scheffler, d'un réflecteur secondaire et d'une plaque en fonte. Celle-ci joue à la fois le rôle d'absorbeur et le rôle de plaque de cuisson. Dans un premier temps, un modèle de l'optique du système et un modèle thermique de la plaque en fonte ont été élaborés. Ce dernier décrit notamment la distribution spatiale de la température dans la plaque au cours du temps et en fonction du flux absorbé. Dans un second temps, on s'est intéressé aux techniques de mesure permettant de vérifier expérimentalement les performances énergétiques du système. Afin de déterminer l'efficacité de sa partie optique, il était nécessaire de mesurer le rayonnement solaire direct reçu par le réflecteur de Scheffler et le flux solaire concentré reçu par la plaque. Tandis que le premier se mesure facilement, la mesure du second est complexifiée par son inhomogénéité et sa valeur élevée. Afin de pallier cette difficulté, la plaque a été assimilée à un capteur en vue d'estimer le flux. En effet, l'application des techniques inverses au transfert thermique par conduction dans la plaque a rendu l'estimation du flux de chaleur absorbé possible. La résolution du problème inverse s'est appuyée sur le modèle thermique 3D non-linéaire de la plaque et sur les mesures de l'expérience présentée ci-dessous. Afin de recueillir les données expérimentales nécessaires, un banc d'expérimentation a été développé. Celui-ci est constitué d'un panneau rayonnant carré faisant face à ladite plaque en fonte disposée verticalement. Le flux de rayonnement reçu, constant mais non uniforme, a d'abord été mesuré en plusieurs points à l'aide d'un fluxmètre. Ensuite, la plaque a été disposée à la place du fluxmètre. Sa face arrière, non exposée au rayonnement, a été équipée de thermocouples et a été filmée par une caméra infrarouge alors qu'elle était soumise à un échelon de rayonnement. Sa réponse thermique a été mesurée et enregistrée. Finalement, cette méthode permet d'estimer l'intensité du flux absorbé mais également de connaître sa distribution spatiale, tout en utilisant une instrumentation relativement simple et peu intrusive. L'article résumé ci-dessus présentera brièvement le contexte et l'objectif de l'étude puis décrira le modèle thermique de la plaque en fonte, le banc d'expérimentation, son instrumentation et les mesures obtenues. La méthode de résolution du problème inverse sera détaillée et les résultats analysés.

La puissance résiduelle est la puissance thermique dégagée par la décroissance des noyaux radioactifs, dans le combustible nucléaire, et les fissions résiduelles après l'arrêt de la réaction en chaîne. Pour les réacteurs électrogènes, cette puissance est d'environ 7\% de la puissance nominale une seconde après l'arrêt et de 1,5\% une heure après. Elle est à prendre en compte pour le dimensionnement de toutes les opérations mises en œuvre après la fin de l'irradiation : déchargement du cœur du réacteur, entreposage, transport, retraitement, stockage de déchets, etc. La connaissance de cette puissance résiduelle et de son incertitude est aussi de première importance pour le dimensionnement des systèmes de sûreté permettant la gestion des situations accidentelles. Il est donc important de valider les codes de calcul utilisés pour la conception des réacteurs nucléaires avec des mesures expérimentales. En l'état actuel et concernant les combustibles des REP ou des REB, le formulaire du CEA DARWIN2.3 a été validé pour le calcul de la puissance résiduelle avec des mesures de fissions élémentaires [Fiche et al., 1976], de l'expérience MERCI [Jaboulay \& Bourganel, 2012] et des mesures réalisées au laboratoire CLAB [Sturek \& Agrenius, 2006] . Les deux dernières constituent un ensemble d'expériences de mesures intégrales de la puissance résiduelle et ont été réalisées en utilisant des dispositifs calorimétriques. Notamment, l'expérience MERCI a été effectuée entre 40 minutes et 40 jours de temps de refroidissement après la fin de l'irradiation et les expériences CLAB entre 12 ans et 25 ans. L'absence d'une validation des codes aux temps très courts, i.e. dans les premières 40 minutes, contraint les exploitants à utiliser des marges importantes par rapport aux valeurs calculées. L'expérience PRESTO (PoweR Estimation for Short Time Optimization), actuellement envisagée par le CEA, doit permettre la mesure de la puissance résiduelle aux temps très courts dégagée par un combustible irradié dans le réacteur Jules Horowitz [Loubière et al., 2009]. L'expérience est prévue dans l'environnement direct du réacteur, ce qui nécessite une technique discriminant les effets provoqués dans le dispositif par la puissance résiduelle du crayon et par la puissance résiduelle du réacteur lui-même (la perturbation due à l'échauffement gamma provenant du cœur constitue à peu près 15\% de la puissance résiduelle du crayon). L'estimation de la puissance résiduelle est donc réalisée à l'aide d'une méthode inverse. Il s'agit d'un algorithme d'optimisation estimant une fonctionne inconnue, telle que la puissance résiduelle du crayon, à partir des données expérimentales, telle que les mesures de température, lorsque nous disposons d'une modélisation thermique où les sources de puissance et les transferts thermiques se produisant dans le dispositif sont bien décrits. Dans cette communication nous montrons la mise en œuvre d'une méthode inverse pour l'estimation de la puissance résiduelle du crayon. Le problème inverse à résoudre est du type "inverse crime".

Dans un Tokamak, le contrôle de la température des composants exposés au plasma peut être effectué au moyen d'une caméra infrarouge. Malheureusement, le lien entre les luminances mesurées et les températures recherchées n'est pas trivial lorsque les surfaces sont réfléchissantes. En effet, dans une telle situation une mesure ne représente pas simplement la puissance émise par la surface vue. Elle est en réalité perturbée par des réflexions provenant du reste de la scène. L'obtention d'une solution globale est donc nécessaire pour permettre de discriminer la part réfléchie de celle émise et ainsi remonter à la température. Ceci est valable, même si une faible partie de la scène est vue par la caméra. Une démarche inverse est nécessaire pour retrouver les causes (les températures), à partir des effets observables (les luminances mesurées). Une telle démarche nécessite la minimisation progressive de l'écart entre des mesures et une solution obtenue à partir d'un modèle physique du problème, qualifié de modèle direct. Les températures sont d'abord estimées puis modifiées à chaque itération de sorte que les luminances reçues par la caméra et prédites par le modèle soient suffisamment proche de celles mesurées. On en déduit alors que ces dernières températures sont réellement celles de la scène. Puisqu'il faut résoudre plusieurs fois le problème pour chaque estimation, il est nécessaire que cette résolution soit la plus rapide possible. Le modèle direct utilisé ici est celui des radiosités, qui consiste en la construction explicite d'un opérateur de transport (I-RF) faisant intervenir l'ensemble des couplages géométriques entre les éléments de la scène, appelés facteurs de forme (matrice F), ainsi que les propriétés des surfaces (matrice de réflectivités R). Grâce à cet opérateur, il n'est plus nécessaire de résoudre à chaque fois le coûteux problème des chemins optiques, chaque nouvelle solution ne demandant plus que la résolution d'un système linéaire, équivalent à l'inversion de la matrice I-RF. Dans ce papier, nous traitons la question de l'approximation de cet opérateur. En effet, dans une scène complexe, comme un Tokamak, le nombre d'éléments nécessaires à sa description est très important. Les facteurs de forme sont par conséquent très nombreux ($n^2$ facteurs de forme pour n éléments). Ils sont par ailleurs très lourds à obtenir notamment en raison des obstructions. Il devient donc rapidement irréaliste d'obtenir l'opérateur complet. Nous présenterons la méthode hiérarchique des radiosités qui permet de limiter le nombre de facteurs de forme calculés en exploitant une logique multi-résolution dans laquelle tous les éléments n'interagissent plus à la résolution la plus fine. Nous montrerons ensuite que, même si la réduction est déjà significative, il est possible d'aller beaucoup plus loin en exploitant le fait que seule une zone restreinte de la scène nous intéresse (celle où sera résolu un problème inverse minimisant l'écart entre luminances mesurées et modélisées). L'opérateur peut donc être construit de sorte à fournir une solution plus fiable dans cette zone qu'ailleurs. Les facteurs de forme qui affinent la solution ailleurs sans l'améliorer dans notre zone d'interêt sont ainsi jugés inutiles et ne sont pas calculés. Une reformulation du problème permet même de produire un opérateur qui ne donne la solution que sur cette zone d'interêt. Nous introduirons donc une méthode hiérarchique basée sur les facteurs de Gebhart. Nous montrerons que les facteurs de Gebhart sont reliés au concept d'importance dans le domaine du rendu d'image.

National audience; Dans ce travail, une méthode d'estimation de diffusivités thermiques est mise au point. Le principe consiste à exciter thermiquement avec un laser (créneau temporel, spatialement ponctuel) une zone d'un échantillon et de mesurer par thermographie IR le champ de température sur la face opposée. Les minimisations du critère quadratique entre un modèle thermique 3D et les mesures infrarouges sont effectuées dans l'espace fréquentiel (décomposition des directions x et y en harmoniques) afin d'obtenir un résultat plus précis, plus rapide et moins sensible au bruit de mesure. Les minimisations sont réalisées dans un premier temps sur des données bruitées numériques, puis sur des données expérimentales.

Heat transfer in micro-flows is essential to emerging technologies as advanced microelectronics cooling systems and chemical processes in lab-on-a-chip applications. The present study explores the potential of AC electro-osmotic (ACEO) flow forcing, a promising technique for the actuation and manipulation of micro-flows, for heat-transfer enhancement. Subjects of investigation include the 3D flow structure due to ACEO forcing via an array of electrodes in a micro-channel by way of 3D velocity measurements. Presence and properties of vortical structures of the 3D flow are quantified in laboratory experiments. Typical outcomes of the experimental study result from a number of 3D particle trajectories obtained by using 3D micro-Particle-Tracking Velocimetry (3D µ-PTV). The steady nature of the flow enables combination of results from a series of measurements into one dense data set. This facilitates accurate evaluation of quantities relevant for heat transfer by data-processing methods. The primary circulation is given above one half of an electrode in terms of the spanwise component of vorticity. The outline of the vortex boundary is determined via the eigenvalues of the strain-rate tensor. To estimate convective heat transfer, wall shear rate above one half of an electrode is quantitatively analyzed as function of voltage amplitude and frequency. These results yield first insights into the characteristics of 3D ACEO flows and ways to exploit and manipulate them for heat-transfer enhancement.

International audience