mesure de la conductivité thermique d'un matériau composite d'argile et de biomasse

Université Ibn Zohr
Faculté des Sciences
Agadir
Département de
Physique
Master Energétique et
Energies renouvelables
Thème :
Mesure de la conductivité
thermique d’un matériau composite
d’argile et de biomasse
Réalisé par :
Jamal IDJAA
Encadré par :
Pr. Lahcen BAMMOU
Pr. Ahmed AHAROUNE
Année universitaire
2019/2020
Projet de Fin d’Etudes
En vue de l’obtention du diplôme :
MASTER
Soutenu le 28 /10 /2020 devant le jury composé de :
Laboratoire de
Thermodynamique et
Energétique
Mr : Ahmed AHAROUNE Professeur à la Faculté des Sciences, Agadir
Mr : Lahcen BAMMOU Professeur à la Faculté des Sciences, Agadir
Mr : Mohamed HSSIKOU Professeur à la Faculté des Sciences, Agadir

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Dédicaces
Je dédie ce travail:
A ma mère et mon père qui me sont
les plus chers au monde
A mes frères et sœurs, à ma famille
A tous mes amis et collègues
A tous mes enseignants qui m’ont éclairé sur ce
chemin
du savoir.
A tous ceux qui m’ont Aidé à finir ce
mémoire.

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Remerciements
Il m’est offert ici, par ces quelques lignes, la possibilité de remercier les
personnes qui ont contribué à faire de ce stage un « bon stage ».
Je tiens à remercier sincèrement Mr. BAMMOU Lahcen, Professeur à
l’Université Ibn zohr, en tant qu’encadreur, qui à toujours été a mon
écoute et très disponible tout au long de la réalisation de ce mémoire.
Aussi, Je tiens également adresser mes sincères remerciements à Mr.
AHAROUN Ahmed, Professeur à l'Université Ibn Zohr et le Chef du
Département de Physique, en tant que mon encadrant au cour de ce
stage, pour son assistance et son suivi au début de ce travail.
Enfin, Je tiens à remercier spécialement mes amis de promotion du
master pour leur esprit de cohésion et de partage qui ont contribué à
rendre brillante et enrichissante cette année universitaire. Merci à tous.

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Sommaire
Introduction générale ................................................................................................. 7
Objectif du travail...................................................................................................... 8
Chapitre 1 : Généralités et revue bibliographique
1 Introduction ........................................................................................................ 9
2 Le transfert de chaleur ........................................................................................ 9
2.1 Modes de transfert de chaleur ...................................................................... 9
2.2 Équation de la chaleur ............................................................................... 10
2.3 Transferts de chaleur dans les milieux poreux............................................ 10
3 Les propriétés thermiques des matériaux .......................................................... 11
3.1 La conductivité thermique ......................................................................... 11
3.2 Capacité thermique .................................................................................... 11
3.3 Diffusivité thermique ................................................................................ 11
3.4 Effusivité thermique .................................................................................. 11
4 Présentation des composites bio-sourcés........................................................... 12
4.1 Matériaux biosourcés ................................................................................ 12
4.2 Matériaux composites................................................................................ 12
4.2.1 Le renfort ........................................................................................... 13
4.2.2 La matrice .......................................................................................... 13
Chapitre 2 : Méthodes de caractérisation thermique des matériaux
1 Introduction ...................................................................................................... 14
2 Classification des méthodes de caractérisation thermique ................................. 14
2.1 Le régime .................................................................................................. 14
2.2 La géométrie ............................................................................................. 14
2.3 Le type de mesure ..................................................................................... 14
2.4 Facteurs influant sur les mesures ............................................................... 15
3 Les méthodes en régime permanent .................................................................. 15
3.1 La méthode « Plaque chaude gardée » ....................................................... 15
3.1.1 Principe de la méthode ....................................................................... 15
3.1.2 Estimation de la conductivité thermique ............................................. 16
3.1.3 Avantages et inconvénients ................................................................ 17
3.2 La méthode « mini-plaque chaud » ............................................................ 17
3.2.1 Principe .............................................................................................. 17

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3.2.2 Estimation de la conductivité thermique ............................................. 18
3.2.3 Avantages et inconvénients ................................................................ 18
4 Les méthodes en régime transitoire ................................................................... 18
4.1 La méthode « Fil chaud » .......................................................................... 18
4.1.1 Principe de la méthode ....................................................................... 18
4.1.2 Estimation de la conductivité thermique ............................................. 19
4.2 La méthode « plan chaud » ........................................................................ 21
4.2.1 Principe de la méthode ....................................................................... 21
4.2.2 Estimation des propriétés thermo-physiques ....................................... 22
4.2.3 Avantages et inconvénients ................................................................ 23
4.3 La méthode du « ruban chaud » ................................................................. 24
4.3.1 Principe de la méthode ....................................................................... 24
4.3.2 Estimation des propriétés thermo-physiques ....................................... 24
4.3.3 Avantages et inconvénients ................................................................ 25
5 Conclusion ....................................................................................................... 25
Chapitre 3 : Modélisation numérique sous comsol multiphysics
1 COMSOL Multiphysics.................................................................................... 26
1.1 Introduction :............................................................................................. 26
1.2 Prise en main du logiciel ........................................................................... 26
1.3 Les potentialités et les performances de COMSOL Multiphysics ............... 27
1.4 L’interface utilisateur de COMSOL ........................................................... 27
2 Modélisation de la méthode fil chaud ............................................................... 29
3 Modélisation numérique ................................................................................... 31
3.1 Définition globale...................................................................................... 32
3.1.1 Paramètres ......................................................................................... 32
3.1.2 La géométrie ...................................................................................... 32
3.1.3 Physiques utilisées ............................................................................. 33
3.1.4 Les conditions aux limites .................................................................. 34
3.1.5 Le maillage de la géométrie ................................................................ 34
3.1.6 Post-traitement des données calculées ................................................ 35
4 Résultats et discutions ...................................................................................... 36
5 Etude de sensibilité .......................................................................................... 39
5.1 Influence de la résistance de contact et la capacité thermique du fil ........... 39