RÉSUMÉ
Le travail présenté dans ce mémoire
concerne l'étude numérique du transfert de chaleur dans une
enceinte confinant un matériau à changement de phase (MCP).
L'enceinte est chauffée par des sources de chaleur discrètes
protubérantes sur une paroi conductrice verticale. Cette enceinte joue
le rôle d'un puits de chaleur servant au refroidissement de composants
électroniques (les sources de chaleur) montés sur un substrat
vertical (la plaque conductrice). L'avantage d'utiliser cette stratégie
de refroidissement est que les MCP, caractérisés par une
densité de stockage d'énergie élevée et une plage
de température de transition étroite, sont capables de stocker
une importante quantité de chaleur générée par les
sources de chaleur ; ce qui permet d'assurer à ces dernières un
refroidissement passif. La stratégie proposée est aussi
convenable et efficace pour les situations où le refroidissement par
convection forcée à l'air ambiant n'est pas possible
(contrôle thermique des appareils électroniques utilisés en
métallurgie et dans les applications spatiales, par exemple). Pour
étudier les comportements thermique et hydrodynamique de l'enceinte, un
modèle mathématique (2D), basé sur les équations de
conservation de la masse, de l'énergie et de la quantité de
mouvement a été développé. Les paramètres de
contrôle sont ensuite identifiés, et les équations du
modèle sont discrétisées en adoptant la méthode des
volumes finis. L'équation d'énergie relative au MCP est
résolue en utilisant la méthode enthalpique. Le modèle
mathématique est confronté avec les résultats
expérimentaux disponibles dans la littérature. Plusieurs
investigations numériques ont été effectuées en vue
d'analyser l'effet des divers paramètres de contrôle sur les
comportements thermique et hydrodynamique et l'efficacité de
refroidissement du puits de chaleur. Des corrélations exprimant la
durée adimensionnelle de fonctionnement sécurisé des
sources de chaleur et la fraction liquide en fonction des paramètres de
contrôle ont été développées, moyennant la
technique d'expansion dynamique asymptotique appliquée à la
mécanique des fluides (Asymptotic Computational Fluid Dynamic expansion
technique) ACFD. Des abaques d'un intérêt pratique sont aussi
produits.
Mots clés: Matériau à
changement de phase ; fusion ; solidification ; méthode enthalpique ;
stockage de chaleur latente ; refroidissement de composants
électroniques.
| 
