Étude comparative et validation de modèles prédictifs de résistance thermique de contact dans le cas solide-liquide avec prise en compte de la tension superficielle

Abstract

La plupart des modèles prédictifs de résistance thermique de contact portent sur les contacts solides-solides. La nature des contacts (glissant ou statique), la complexité de la description des rugosités de surface ou les niveaux de pressions de contact mises en jeu, ont conduit au développement d'un nombre important de modèles prédictifs. Cependant, ceux portant sur l’étude des contacts solides-liquides sont très rares bien que l’étude des transferts thermiques dans ce type de contacts soit d’un intérêt majeur dans de nombreuses applications: contact polymère fondu et surface métallique au cours de la mise en forme de composites, contact bitume liquide et granulat au cours de la fabrication d'enrobé bitumineux, contact solide-solide avec matériau d'interface en microélectronique. Toutefois, ces modèles nécessitent la prise en compte de propriétés adhésives des liquides sur les surfaces solides contribuant à modifier les résistances de contacts. La validation de ces modèles prédictifs nécessite des tests sur un grand nombre de matériaux de textures et de caractéristiques chimiques de surface différentes (tension superficielle, angle de contact). Dans cette étude nous présentons et comparons deux modèles prédictifs de résistance thermique de contact récemment mis au point pour les contacts solides-liquides et mettant en évidence l'influence des caractéristiques chimiques de surface ainsi que la structure topographique de l'interface solide-liquide. Ces modèles ont été confrontés à des résultats expérimentaux obtenus par mesure de résistance de contact entre un granulat très rugueux et du bitume liquide pour différentes températures de contact et pour une pression de contact modérée correspondant aux conditions d’élaboration de nouveaux procédés d'enrobés bitumineux économes en énergie. Les résultats obtenus montrent un bon accord entre les prédictions et les résultats expérimentaux obtenus