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Résumé de thèse Myriam DAUPHIN

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Amélioration des simulations thermiques dans les systèmes d’éclairage automobiles

 

Myriam DAUPHIN - 10/04/2014

Les systèmes d’éclairage automobiles sont conçus pour éclairer la route de manière optimale. Une dégradation des propriétés des optiques ou encore de la géométrie des matériaux plastiques peut altérer la qualité du faisceau lumineux. En phase de conception, les simulations thermiques visent à minimiser les coûts engendrés par les tests expérimentaux réalisés sur des maquettes. Avec le développement de nouvelles optiques, la méthode numérique des ordonnées discrètes, utilisée pour le calcul des transferts radiatifs, souffre d’un manque de précision en raison d’une discrétisation spatiale limitée pour les réflexions spéculaires. Une augmentation de la discrétisation spatiale pourrait mener à des temps de calculs importants. Pour palier à ce problème, la méthode de Monte Carlo a été choisie afin d’évaluer les densités de flux aux parois dans le cas des surfaces opaques, ou un terme source radiatif dans le cas des matériaux semi-transparents. Notre algorithme est implémenté dans l’environnement de développement EDStar, développé par l’équipe de recherche StarWest. Cet environnement inclut la bibliothèque de synthèses d’images PBRT permettant de reproduire les trajets optiques dans une géométrie 3D complexe. L’étude porte sur des produits d’éclairage composés de lampes, ainsi le développement d’un modèle numérique fiable requiert aussi des paramètres pertinents en entrée de modèle. Les travaux ont donc été scindés en trois axes d’études. Le premier axe inclut une phase de caractérisation des propriétés thermiques et radiatives d’une lampe à incandescence (25W). Différentes méthodes de mesures ont été étudiées pour déterminer la température du filament, moteur des transferts thermiques, et la température du bulbe de la lampe, vu comme une source secondaire. Le second axe consiste à développer un modèle des transferts radiatifs dans le système d’éclairage. L’objectif est de localiser les zones de concentration du rayonnement et estimer leur étendue. Enfin, le troisième axe d’étude vise à coupler le calcul radiatif à des simulations thermiques dans l’outil de CFD Fluent. La CFD (Computational Fluid Dynamics) est ici nécessaire pour résoudre les problèmes convectifs couplés aux autres transferts thermiques dans un produit industriel.