Caractérisation des propriétés radiatives anisotropes d'un matériau poreux par identification de fonctions de distribution radiatives; validation expérimentale

La modélisation des transferts radiatifs dans des milieux poreux à haute température est primordiale dans de nombreuses applications où la prise en compte des transferts à l'échelle locale n'est pas envisageable : en effet, les calculs à l'échelle locale sont irréalistes. Une alternative consiste à considérer, sous certaines conditions physiques à préciser, un milieu continu équivalent au milieu poreux pour le rayonnement. Ce milieu homogénéisé est un milieu semi transparent diffusant, éventuellement anisotrope. Une démarche originale de caractérisation des propriétés radiatives de milieux de porosité élevée développée précédemment au Laboratoire EM2C pour des milieux virtuels statistiquement homogènes et isotropes, avec une phase solide opaque et une phase fluide transparente, a été généralisée à un milieu réel statistiquement anisotrope avec une phase solide semi transparente. Les coefficients directionnels d'extinction et d'absorption sont directement obtenus à partir de l'identification de la fonction de distribution statistique cumulée des distances d'extinction dans le matériau, liée à celle des cordes, avec la fonction de distribution cumulée d'extinction dans le modèle du milieu semi transparent équivalent. La fonction de phase bidirectionnelle est alors déterminée sans hypothèse supplémentaire. Une technique de Monte Carlo est utilisée pour obtenir les fonctions de distribution d'extinction et d'absorption du matériau. Le modèle utilise comme données d'entrée la connaissance de la morphologie du matériau à partir d'une tomographie X et les propriétés radiatives mesurées des phases à l'échelle locale.The anisotropic extinction and absorption coefficients of a high porosity material with a semi transparent solid phase are directly obtained from identification of the statistical cumulated distribution function of extinction distances in the material, linked to that of the chords, and the corresponding function in the equivalent semi transparent medium. The bidirectional phase function is then determined without any hypothesis. The model only requires the knowledge of the material morphology, given by a X ray tomography and the phases local radiative. The solid phase of a mullite foam has been experimentally characterized as a mainly scattering semi transparent medium with an isotropic phase function, from the corresponding determined data, the Radiative Distribution Function Identification (RDFI) method has been applied to predict the bidirectional reflectance of a mullite foam sample. A direct experimental determination of this reflectance agrees with the model results.CHATENAY MALABRY-Ecole centrale (920192301) / SudocSudocFranceF

Determination of the anisotropic radiative properties of a porous material by radiative distribution function identification (RDFI)

The anisotropic extinction and absorption coefficients of a high porosity material with a semi-transparent solid phase are directly obtained from identification of the statistical cumulated distribution function of extinction distances in the material, linked to that of the chords, and the corresponding function in the equivalent semi transparent medium. The bidirectional phase function is then determined without any hypothesis. The model only requires the knowledge of the material morphology, given by a X-ray tomography and the phases local radiative properties

Determination of Anisotropic Absorption and Extinction Coefficients of a Tomographed Real Porous Medium.

A direct identification method of the radiative properties of high porosity has been developed for wavelengths small compared to the typical structure length. The method is based on geometric properties of the media and uses numerical Monte Carlo simulations. It has been previously validated with virtual media. The method is now applied to real media and results are discussed. First, the previous Monte Carlo approach is applied to discretized medium, similar to that issued from a real medium tomography. The comparison between the results obtained directly for the virtual medium and from its discretization allows us to understand the effects of the spatial resolution and the intensity threshold used to define the fluid-solid interface. Second, this approach is applied to a real porous medium with an opaque solid phase and a transparent fluid phase. The 3D morphology of the real medium is obtained by X-ray tomography. Diffuse and specular reflection laws are considered for the solid phase. The media statistical anisotropy effects are studied

Experimental and RDFI calculated radiative properties of a mullite foam

The solid phase of a mullite foam has been experimentally characterized as a mainly scattering semi transparent medium with an isotropic phase function. In a second step, from the corresponding determined data, the Radiative Distribution Function Identification (RDFI) method of Zeghondy et al. has been applied to predict the bi-directional reflectance of a mullite foam sample. A direct experimental determination of this reflectance agrees with the model results

Modelling of Physical Method for Tar Elimination from Producer Gas at Low Temperature

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