Analyse Thermique
Glossaire des Termes

L'absorption est définie comme le processus de conversion du rayonnement intercepté par la matière en énergie thermique interne. C'est la fraction du rayonnement incident absorbée par la matière. Cela peut être caractérisé par l'absorptivité directionnelle, hémisphérique, spectrale et totale.

Une condition adiabatique est un processus ou une condition limite dans laquelle il n'y a pas de transfert de chaleur. Dans le contexte du transfert de chaleur, les conditions adiabatiques impliquent qu'il n'y a aucun échange de chaleur entre le système et son environnement. Cela est significatif car cela permet l'analyse des processus de transfert de chaleur dans des conditions spécifiques, telles que lorsque l'isolation empêche la chaleur d'entrer ou de sortir d'un système.

Les conditions adiabatiques peuvent simplifier le calcul des taux de transfert de chaleur et des distributions de température. En supposant des conditions adiabatiques, on peut se concentrer sur des aspects spécifiques du transfert de chaleur, tels que la conduction, la convection ou le rayonnement, sans la complexité supplémentaire de l'échange de chaleur avec l'environnement.

L'advection désigne le transport d'une substance par le mouvement global d'un fluide. Elle est spécifiquement associée au mouvement d'un grand nombre de molécules collectivement ou sous forme d'agrégats dans le fluide. Lorsqu'il existe un gradient de température, ce mouvement collectif contribue au transfert de chaleur ou de masse. Dans le contexte du transfert de chaleur, l'advection est synonyme de mouvement global du fluide qui contribue au transfert de chaleur global en plus du mouvement moléculaire aléatoire (diffusion).

Le nombre de Biot, noté Bi, est un paramètre sans dimension qui joue un rôle fondamental dans les problèmes de conduction impliquant des effets de convection de surface. Il est défini comme le rapport entre la résistance thermique interne d'un solide et la résistance thermique à l'interface solide-fluide. Mathématiquement, il est exprimé comme suit :

$$Bi = \frac{h L}{k}$$

Où :

• h est le coefficient de transfert thermique par convection [W/m².K]
• L est une longueur caractéristique (telle que l'épaisseur du solide) [m]
• k est la conductivité thermique du solide [W/m.K]

Le nombre de Biot fournit une mesure de la chute de température dans le solide par rapport à la différence de température entre la surface du solide et le fluide. Il est utilisé pour évaluer l'importance du transfert de chaleur par convection par rapport au transfert de chaleur par conduction dans un système donné.

Un corps noir est un objet physique idéalisé qui absorbe tout le rayonnement électromagnétique incident, quelle que soit la longueur d'onde et la direction. Il émet également la quantité maximale de rayonnement possible pour une température et une longueur d'onde données. Le rayonnement émis par un corps noir est une fonction de la longueur d'onde et de la température, mais il est indépendant de la direction, ce qui en fait un émetteur diffus. Aucune surface réelle n'a précisément les propriétés d'un corps noir, mais le concept de corps noir sert de référence pour comparer les propriétés radiatives des surfaces réelles.

L'ébullition est le processus au cours duquel l'évaporation se produit à l'interface solide-liquide. Cela se produit lorsque la température de la surface dépasse la température de saturation correspondant à la pression du liquide. La chaleur est transférée de la surface solide au liquide, entraînant la formation de bulles de vapeur, qui se développent et se détachent de la surface. L'ébullition peut se produire dans diverses conditions telles que l'ébullition en nappe, l'ébullition en convection forcée, l'ébullition sous-refroidie et l'ébullition saturée, chacune avec des caractéristiques uniques. Le processus d'ébullition est influencé par des facteurs tels que la température excédentaire, la nature de la surface, les propriétés thermophysiques du fluide et les forces de flottabilité.

Une couche limite est une fine couche de fluide qui se développe près d'une surface lorsqu'un fluide s'écoule sur cette surface. Elle est caractérisée par une transition progressive de la vitesse du fluide (couche limite de vitesse) et d'autres propriétés, telles que la température (couche limite thermique), de la surface vers le courant libre extérieur. La couche limite est généralement définie par son épaisseur, et elle est importante dans les problèmes impliquant le transfert par convection.

La flottabilité se réfère à la force ascendante exercée par un fluide sur un objet immergé. Cette force est le résultat de la différence de pression entre le haut et le bas de l'objet, et elle est directement liée à la densité du fluide. Lorsqu'un objet est placé dans un fluide, il déplace une partie du fluide, et le poids du fluide déplacé exerce une force ascendante sur l'objet, connue sous le nom de force de flottabilité.

Dans le contexte de la mécanique des fluides, la flottabilité joue un rôle significatif dans le mouvement des fluides en convection libre, où les variations de densité dues aux différences de température entraînent la génération de forces de flottabilité. Ces forces provoquent le mouvement du fluide, entraînant des phénomènes tels que la circulation naturelle et le transfert de chaleur dans diverses applications en ingénierie et en environnement.

La condensation est le processus par lequel une substance passe de son état gazeux à son état liquide. C'est un phénomène crucial dans le transfert de chaleur et de masse, car il implique le transfert d'énergie thermique (chaleur) ainsi que le transfert de masse de la phase vapeur à la phase liquide.

La conduction est le transfert d'énergie au sein d'un milieu dû à un gradient de température, et elle se produit en raison de l'activité atomique ou moléculaire aléatoire. Ce type de transfert de chaleur est régi par la loi de Fourier, qui décrit le flux de chaleur par rapport à la distribution de température dans le milieu. La conduction peut se produire dans divers scénarios, y compris la conduction en régime permanent et transitoire, et dans des systèmes unidimensionnels et multidimensionnels. De plus, la conduction est le seul mode de transfert de chaleur dans un milieu où la distribution de température est régie par l'équation de la chaleur.

La convection fait référence au mode de transfert de chaleur qui implique à la fois le transfert d'énergie par le mouvement global du fluide (advection) et le mouvement aléatoire des molécules de fluide (conduction ou diffusion). Elle se produit lorsqu'un fluide en mouvement entre en contact avec une surface à une température différente, entraînant le transfert de chaleur. L'interaction entre le fluide et la surface conduit au développement d'une couche limite dans le fluide, où la vitesse varie de zéro à la surface à une valeur finie associée à l'écoulement.

La diffusion est le mouvement des molécules d'une zone de haute concentration vers une zone de faible concentration. C'est un processus par lequel les molécules se dispersent et se mélangent avec d'autres molécules en raison de leur mouvement aléatoire. Dans le contexte du transfert de masse, la diffusion désigne le mouvement d'une espèce dans un mélange en raison d'une différence de concentration. Ce processus est régi par la loi de Fick, qui décrit le flux diffusif d'une espèce en fonction du gradient de concentration et du coefficient de diffusion binaire.

La diffusivité est une mesure de la rapidité avec laquelle une substance se disperse ou diffuse. Elle peut être définie comme la constante de proportionnalité entre le flux d'une substance et le gradient de concentration de cette substance. Dans le contexte du transfert de masse, la diffusivité fait spécifiquement référence à la vitesse à laquelle une espèce particulière dans un mélange se disperse ou diffuse.

La viscosité dynamique, notée par le symbole μ, est définie comme la mesure de la résistance d'un fluide au cisaillement ou à la déformation angulaire. Elle quantifie la friction interne au sein du fluide lorsqu'il s'écoule, et c'est une propriété clé qui détermine le comportement du fluide sous contrainte de cisaillement. Dans le contexte d'un fluide newtonien, la viscosité dynamique est directement proportionnelle au taux de déformation par cisaillement. Elle est mesurée en unités de [Pa·s] dans le système SI. Les unités alternatives incluent [lbm/ft·h] et [lbf·h/ft²].

Le spectre électromagnétique englobe toutes les formes de rayonnement électromagnétique, allant des rayons gamma et des rayons X à haute énergie aux rayonnements ultraviolets (UV), à la lumière visible et aux rayonnements infrarouges, jusqu'aux micro-ondes et aux ondes radio de plus grande longueur d'onde. Il comprend des longueurs d'onde allant d'environ 0,1 à 100 μm. Ce spectre intéresse divers domaines tels que la physique des hautes énergies, le génie nucléaire, le génie électrique et les sciences atmosphériques en raison des propriétés et interactions diversifiées des différents types de rayonnement.

L'enthalpie H est une propriété thermodynamique d'un système. Elle représente l'énergie interne totale d'un système, y compris la quantité d'énergie associée à la pression et au volume du système. L'enthalpie est définie par H = U + PV, où U est l'énergie interne du système, P est la pression, et V est le volume. Dans le contexte de la mécanique des fluides et du transfert de chaleur, l'enthalpie est souvent utilisée pour décrire l'énergie totale d'un fluide, y compris son énergie interne et l'énergie associée à sa pression et à son volume.

L'émission se réfère au processus par lequel un matériau libère de l'énergie thermique sous forme de rayonnement. Ce rayonnement est émis sous forme d'ondes électromagnétiques, et l'intensité et la distribution spectrale du rayonnement émis dépendent de la température et des propriétés du matériau émetteur. L'émission peut être caractérisée par des paramètres tels que la puissance émissive totale, la puissance émissive spectrale, l'émissivité et l'émissivité directionnelle, qui décrivent la quantité et les caractéristiques du rayonnement émis par une surface.

L'évaporation est le processus par lequel un liquide se transforme en gaz ou en vapeur. Cela se produit lorsque les molécules d'un liquide acquièrent suffisamment d'énergie pour se libérer de la phase liquide et entrer dans la phase gazeuse. L'énergie nécessaire à l'évaporation provient généralement de l'environnement, et le processus entraîne un effet de refroidissement sur le liquide restant. Dans le contexte du transfert de chaleur et de masse, l'évaporation est un aspect clé des processus tels que le refroidissement par évaporation, où le transfert d'énergie et de masse entre un liquide et son environnement est crucial.

La convection forcée est le processus de transfert de chaleur dans lequel le mouvement du fluide est induit par des moyens externes, tels qu'un ventilateur, une pompe ou le vent. Un exemple de convection forcée est l'utilisation d'un ventilateur pour fournir un refroidissement par air pour les composants électriques chauds sur les cartes de circuits imprimés. Dans la convection forcée, l'écoulement est entraîné par des forces externes plutôt que par les forces de flottabilité naturelles.

Dans l'ébullition en convection forcée, la majorité du transfert de chaleur se produit en raison du transfert direct de la surface chaude au liquide. Cela est similaire à un type de convection forcée en phase liquide, où le mouvement du fluide est induit par les bulles en formation. Le processus d'ébullition en convection forcée influence de manière significative les caractéristiques du transfert de chaleur, et des corrélations sont utilisées pour comprendre et prédire ces effets.

L'encrassement se réfère à l'accumulation de matériaux indésirables sur les surfaces solides, en particulier dans les échangeurs de chaleur. Cette accumulation peut diminuer l'efficacité du transfert de chaleur et augmenter la résistance à l'écoulement du fluide, ce qui entraîne une diminution des performances de l'échangeur de chaleur. L'encrassement peut être causé par divers facteurs tels que la déposition de solides, la précipitation de sels dissous, la croissance biologique ou les réactions chimiques. C'est un problème courant dans les processus industriels et peut être atténué par un nettoyage régulier et une maintenance des surfaces des échangeurs de chaleur.

Le facteur d'encrassement, noté R_f, est une mesure de la résistance au transfert de chaleur causée par l'accumulation de dépôts sur une surface de transfert de chaleur. Il représente la résistance thermique supplémentaire due à l'encrassement et est généralement exprimé en [m² · K/W]. Des facteurs d'encrassement plus élevés indiquent une plus grande résistance au transfert de chaleur due à l'encrassement.

Les facteurs d'encrassement peuvent varier en fonction du fluide et de sa plage de température. Par exemple, l'eau de mer et l'eau d'alimentation des chaudières traitée ont des facteurs d'encrassement différents en fonction de leurs plages de température. Le facteur d'encrassement est un aspect important dans la conception et l'exploitation des échangeurs de chaleur, car il affecte le coefficient global de transfert de chaleur et l'efficacité du système.

Le nombre de Fourier, souvent noté Fo, est un paramètre sans dimension utilisé pour caractériser les problèmes de conduction transitoire. Il est défini comme le rapport du taux de conduction de chaleur dans un solide au taux de stockage de chaleur dans le solide. Mathématiquement, il est exprimé comme suit :

$$Fo = \frac{\alpha \cdot t}{L^2}$$

• α est la diffusivité thermique du solide
• t est le temps
• L est une longueur caractéristique du solide

Le nombre de Fourier est utilisé pour déterminer l'importance relative de la conduction dans un solide sur une période donnée. Il aide à comprendre le comportement de la distribution de température dans le solide pendant la conduction transitoire. Par exemple, un faible nombre de Fourier indique que le processus de conduction est relativement rapide par rapport au taux de stockage de chaleur, ce qui entraîne un changement rapide de la distribution de température dans le solide au fil du temps. En revanche, un grand nombre de Fourier suggère que le taux de stockage de chaleur dans le solide est important par rapport au taux de conduction de chaleur, entraînant un changement plus lent de la distribution de température au fil du temps.

La loi de Fourier est un principe fondamental régissant la conduction thermique, exprimant la relation entre le flux de chaleur (le taux de transfert de chaleur par unité de surface) et le gradient de température (le taux de variation de la température avec la distance) dans un matériau. Elle est donnée par l'équation :

$$q = -k \nabla T$$

Où :

• q est le flux de chaleur [W/m²]
• k est la conductivité thermique du matériau [W/m.K]
• ∇T représente le gradient de température [K/m]

La loi de Fourier indique que le flux de chaleur est proportionnel au négatif du gradient de température, et elle s'applique à toutes les formes de matière, y compris les solides, les liquides et les gaz. La loi fournit un moyen de calculer le transfert de chaleur au sein d'un matériau en fonction de la distribution de température et est essentielle pour comprendre et analyser le transfert de chaleur par conduction dans divers systèmes physiques.

La convection naturelle est un type de mouvement de fluide qui se produit au sein d'un fluide en raison des forces de flottabilité, sans aucune condition de forçage externe. Elle se produit lorsque une force de corps, généralement la gravité, agit sur un fluide avec des gradients de densité, entraînant l'induction de courants de convection naturelle. Ce type de convection est entraîné par la présence d'un gradient de température, conduisant à des forces de flottabilité et au développement de couches limites de convection naturelle. La convection naturelle joue un rôle significatif dans divers systèmes et applications, influençant le transfert de chaleur, les distributions de température et les processus environnementaux.

Le nombre de Froude, noté Fr, est un nombre sans dimension utilisé pour quantifier l'influence de la gravité sur le mouvement d'un fluide. Il est défini comme le rapport de la force d'inertie à la force gravitationnelle et est donné par l'équation :

$$Fr = \frac{V}{\sqrt{gL}}$$

• V est la vitesse caractéristique
• g est l'accélération due à la gravité
• L est une longueur caractéristique

Dans le contexte de l'écoulement des fluides, le nombre de Froude est particulièrement important pour analyser l'écoulement en canal ouvert et pour déterminer le type de régime d'écoulement, tel que l'écoulement subcritique, critique ou supercritique.

Le nombre de Grashof est un paramètre sans dimension qui relie les forces de flottabilité aux forces visqueuses dans le transfert de chaleur par convection naturelle. Il est défini comme suit :

$$Gr = \frac{g \cdot \beta \cdot \Delta T \cdot L^3}{\nu^2}$$

Où :

• g est l'accélération due à la gravité
• β est le coefficient de dilatation volumique
• ΔT est la différence de température entre la surface et le fluide environnant
• L est une longueur caractéristique
• ν est la viscosité cinématique

Le nombre de Grashof joue un rôle crucial dans la convection naturelle, similaire au rôle joué par le nombre de Reynolds dans la convection forcée. Il est une mesure de l'influence des forces de flottabilité sur le processus de transfert de chaleur.

Un corps gris est un concept théorique utilisé dans le rayonnement thermique et le transfert de chaleur. Il se réfère à une surface qui émet et absorbe du rayonnement avec une émissivité et une absorptivité indépendantes de la longueur d'onde du rayonnement. Cela signifie qu'un corps gris émet et absorbe le rayonnement de manière égale à toutes les longueurs d'onde. En d'autres termes, il a une émissivité et une absorptivité constantes sur l'ensemble du spectre électromagnétique.

Le flux de chaleur, noté par le symbole q'', est le taux de transfert de chaleur par unité de surface. Il mesure la quantité d'énergie thermique qui traverse une surface par unité de temps. Mathématiquement, il est défini comme le transfert de chaleur par unité de temps par unité de surface et est exprimé en unités de watts par mètre carré [W/m²].

Un gaz idéal est un gaz théorique composé d'un grand nombre de molécules sans volume et sans forces attractives entre elles. Dans un gaz idéal, les molécules sont en mouvement constant et aléatoire et subissent des collisions parfaitement élastiques entre elles et avec les parois du récipient. Le comportement d'un gaz idéal est décrit par la loi des gaz parfaits, qui relie la pression, le volume, la température et le nombre de moles de gaz. Cette loi est représentée par l'équation :

$$P V = n R T$$

où :

• P est la pression
• V est le volume
• n est le nombre de moles
• R est la constante des gaz parfaits
• T est la température

L'irradiation se réfère à l'énergie radiante qui est incidente sur une surface par unité de surface. Elle est liée au transfert de chaleur radiatif car elle détermine la quantité de rayonnement qui est absorbée par une surface. L'irradiation reçue par une surface influence le taux auquel la surface gagne ou perd de l'énergie thermique par rayonnement. Dans le contexte du transfert de chaleur radiatif, l'irradiation joue un rôle crucial car elle influence l'échange de chaleur entre les surfaces et l'environnement.

La viscosité cinématique, notée par le symbole ν, est une propriété des fluides définie comme le rapport de la viscosité dynamique, mesurée en [Pa⋅s], à la densité massique, mesurée en [kg/m³]. Elle a pour unités [m²/s]. La viscosité cinématique est une mesure de la résistance d'un fluide à l'écoulement sous l'influence de la gravité, et elle fournit un aperçu de la friction interne du fluide et de sa capacité à se déformer. Dans le contexte de la dynamique des fluides, la viscosité cinématique joue un rôle crucial dans la détermination du comportement des couches limites, de la diffusion et des caractéristiques globales de l'écoulement du fluide.

L'écoulement laminaire est un type d'écoulement fluide où le fluide se déplace en couches parallèles avec un mélange minimal entre les couches. Dans l'écoulement laminaire, le fluide se déplace en douceur de manière ordonnée, et la vitesse du fluide en un point donné reste constante dans le temps. Ce type d'écoulement est caractérisé par des lignes de courant bien définies et de faibles gradients de vitesse du fluide. L'écoulement laminaire est généralement observé à des débits plus faibles et se distingue par son comportement organisé et prévisible.

La chaleur latente fait référence à l'énergie associée à un changement de phase d'une substance, tel que de l'état solide à l'état liquide, de l'état liquide à l'état gazeux, ou inversement. Cette énergie n'est pas liée à un changement de température, mais plutôt au changement d'état de la substance. Par exemple, lorsque un liquide s'évapore et se transforme en gaz, ou lorsqu'un gaz se condense en liquide, l'énergie impliquée dans ce changement de phase est appelée chaleur latente. Il est important de noter que cette énergie n'est pas directement liée à la température de la substance, mais plutôt à son changement d'état physique.

La méthode de capacité concentrée est une approche simplifiée utilisée pour analyser les problèmes de conduction transitoire dans lesquels un solide subit un changement soudain dans son environnement thermique. La méthode suppose que la température du solide est spatialement uniforme à tout instant pendant le processus transitoire, ce qui signifie que les gradients de température au sein du solide sont considérés comme négligeables.

Pour déterminer la validité de la méthode de capacité concentrée, un critère est utilisé pour évaluer si elle peut être appliquée avec une précision raisonnable. Ce critère consiste à calculer le nombre de Biot, qui compare le transfert de chaleur par convection à la surface du solide à la conduction thermique au sein du solide. Si le nombre de Biot est inférieur à une certaine valeur (généralement 0,1), la méthode de capacité concentrée est considérée comme valide pour le problème donné.

La longueur caractéristique, notée L_c, joue un rôle crucial dans la détermination de la validité de la méthode. Elle est définie comme le rapport du volume du solide à sa surface, et elle facilite le calcul de L_c pour les solides de formes différentes. De plus, le nombre de Fourier, un autre paramètre sans dimension, est utilisé pour caractériser les problèmes de conduction transitoire en conjonction avec le nombre de Biot.

En somme, la méthode de capacité concentrée fournit un moyen simple et pratique d'analyser les problèmes de chauffage et de refroidissement transitoires dans des conditions spécifiques, et elle est souvent utilisée comme première approximation pour ces scénarios.

La loi de refroidissement de Newton est un principe fondamental du transfert de chaleur. Elle stipule que le taux de transfert de chaleur entre une surface et un fluide est proportionnel à la différence de température entre la surface et le fluide. Mathématiquement, elle peut être exprimée comme :

$$q'' = h \cdot \left( T_s - T_{\infty} \right)$$

Où :

• q'' est le flux de chaleur [W/m²]
• h est le coefficient de transfert thermique par convection [W/m²⋅K]
• T_s est la température de surface [K]
• T_∞ est la température du fluide loin de la surface [K]

Cette loi est essentielle pour comprendre le processus de transfert de chaleur entre une surface et un fluide, et elle fournit une base pour l'analyse du transfert thermique par convection dans diverses applications en ingénierie.

Un changement de phase désigne la transition d'une substance d'un état de la matière à un autre, tel que de l'état solide à l'état liquide, de l'état liquide à l'état gazeux, ou inversement. Lors d'un changement de phase, l'énergie associée à la substance peut être divisée en énergie sensible, qui est principalement liée aux changements de température, et en énergie latente (ou chaleur latente), qui est associée au changement de phase. Par exemple, lorsqu'un matériau passe de l'état solide à l'état liquide (fusion) ou de l'état liquide à l'état vapeur (vaporisation, évaporation, ébullition), l'énergie latente augmente. À l'inverse, lorsque le changement de phase se fait de la vapeur au liquide (condensation) ou du liquide au solide (solidification, congélation), l'énergie latente diminue.

L'ébullition en nappe est un processus qui se produit lorsque la température de la surface solide dépasse la température de saturation correspondant à la pression du liquide. La chaleur est transférée de la surface solide au liquide, entraînant la formation de bulles de vapeur qui se détachent ensuite de la surface. L'ébullition en nappe peut se produire dans diverses conditions, telles que lorsque le liquide est au repos et que son mouvement près de la surface est dû à la convection libre et au mélange induit par la croissance et le détachement des bulles. Elle peut également être classée comme sous-refroidie ou saturée, selon la température du liquide. Dans l'ébullition sous-refroidie, la température de la majeure partie du liquide est inférieure à la température de saturation, tandis que dans l'ébullition saturée, la température du liquide dépasse légèrement la température de saturation.

Le nombre de Prandtl, noté Pr, est un nombre sans dimension qui représente le rapport entre la diffusivité de l'élan (viscosité cinématique) et la diffusivité thermique dans un fluide. Il fournit une mesure de l'efficacité relative du transport de l'élan et de l'énergie par diffusion dans les couches limites de vitesse et thermiques, respectivement. Pour les couches limites laminaires, la valeur du nombre de Prandtl influence fortement la croissance relative de la couche limite de vitesse et de la couche limite thermique. Spécifiquement, le nombre de Prandtl affecte la croissance relative des couches limites de vitesse et thermiques, avec des nombres de Prandtl plus élevés entraînant une plus grande croissance de la couche limite thermique par rapport à la couche limite de vitesse.

Voir rayonnement thermique.

L'intensité de rayonnement se réfère à la distribution directionnelle du rayonnement quittant une surface ou au rayonnement incident sur une surface en provenance de différentes directions. Elle est définie mathématiquement à l'aide du système de coordonnées sphériques, où l'angle solide différentiel est utilisé pour mesurer la distribution directionnelle du rayonnement. L'intensité du rayonnement émis ou incident sur une surface est généralement exprimée en termes de taux auquel l'énergie radiante est émise ou incidente à une longueur d'onde spécifique, une direction spécifique, et par unité de surface de la surface émettrice ou réceptrice. Ce concept est crucial pour comprendre les effets directionnels du rayonnement et pour déterminer le taux net de transfert de chaleur par rayonnement.

La réflexion est le processus par lequel le rayonnement incident est redirigé vers la surface d'un matériau. Dans le contexte du transfert de chaleur radiatif, la réflexion joue un rôle significatif dans la détermination de la quantité d'énergie thermique absorbée par un matériau. La réflectivité d'une surface, qui est le rapport entre le rayonnement réfléchi et le rayonnement incident, affecte la quantité d'énergie absorbée par le matériau. Une surface avec une réflectivité élevée reflétera une plus grande portion du rayonnement incident, ce qui entraîne une absorption moindre d'énergie thermique. Inversement, une surface avec une réflectivité faible absorbera plus de rayonnement incident, augmentant ainsi l'énergie thermique du matériau.

Le nombre de Reynolds, noté Re, est une quantité sans dimension utilisée en mécanique des fluides pour prédire les régimes d'écoulement dans différentes situations d'écoulement des fluides. Il représente le rapport entre les forces d'inertie et les forces visqueuses au sein d'un fluide. Le nombre de Reynolds est calculé à l'aide de la formule :

Re = (ρ * u * L) / μ

Où :

• ρ est la densité du fluide [kg/m³]
• u est la vitesse du fluide [m/s]
• L est une longueur caractéristique (telle que le diamètre d'un tuyau ou la distance depuis le bord d'attaque pour un écoulement sur une plaque plane) [m]
• μ est la viscosité dynamique du fluide [Pa.s].

Lorsque le nombre de Reynolds est faible, les forces visqueuses dominent, et l'écoulement reste laminaire. Inversement, lorsque le nombre de Reynolds est élevé, les forces d'inertie dominent, entraînant un écoulement turbulent. La valeur critique à laquelle se produit la transition de l'écoulement laminaire à l'écoulement turbulent varie en fonction de la situation d'écoulement spécifique.

L'ébullition saturée se produit lorsque la température du liquide dépasse légèrement la température de saturation. Les bulles formées à la surface sont ensuite propulsées à travers le liquide par les forces de flottabilité, finissant par s'échapper d'une surface libre. Ce type d'ébullition est caractérisé par la présence de bulles et le mouvement de ces bulles à travers le liquide en raison des forces de flottabilité.

Le rayonnement solaire fait référence au rayonnement électromagnétique émis par le soleil. Il est essentiel pour soutenir la vie sur Terre, car il constitue la principale source d'énergie pour des processus tels que la photosynthèse, qui fournit des aliments, des fibres et des combustibles pour les humains. Le rayonnement solaire a également le potentiel de répondre à des besoins importants en chaleur et en électricité grâce à des procédés thermiques et photovoltaïques. Le flux de rayonnement solaire à la surface extérieure de l'atmosphère terrestre a été mesuré à 1368 W/m² et varie en fonction de facteurs tels que la latitude géographique, l'heure de la journée et l'année. Ce rayonnement transporte de l'énergie et joue un rôle crucial dans la détermination de la température de la surface et de l'atmosphère de la Terre.

L'ébullition sous-refroidie se produit lorsque la température de la majeure partie du liquide est inférieure à la température de saturation. Dans ce mode d'ébullition, les bulles formées à la surface peuvent se condenser dans le liquide. Le flux de chaleur dans l'ébullition sous-refroidie augmente généralement en fonction de $\left( T_s - T_l\right)^n$ ou $\left( \Delta T_e + \Delta T_{sub} \right)^n$, où 5/4 ≤ n ≤ 4/3, en fonction de la géométrie de la surface chaude. L'influence du sous-refroidissement est considérée comme négligeable dans le régime de l'ébullition nucléée, où se produit le flux de chaleur maximum. Le processus d'ébullition sous-refroidie implique la convection libre et le mélange induit par la croissance et le détachement des bulles, et il a des implications pour le coefficient de transfert de chaleur.

Une couche limite thermique se développe lorsqu'il existe une différence de température entre le courant libre du fluide et la surface sur laquelle le fluide s'écoule. Cette couche limite est fondamentale pour les problèmes impliquant le transfert de chaleur et le transport par convection. Elle revêt une importance particulière pour les ingénieurs en raison de sa relation avec le cisaillement à la surface, les effets de friction de surface et les taux de transfert de chaleur. L'épaisseur de la couche limite thermique est influencée par divers facteurs tels que le nombre de Prandtl et la distance depuis le bord d'attaque de la surface.

Le rayonnement thermique fait référence à l'énergie électromagnétique émise par la matière en raison de sa température. Il est concentré dans la région spectrale allant d'environ 0,1 à 100 μm. L'émission de rayonnement thermique est associée aux oscillations ou aux transitions des nombreux électrons qui constituent la matière, lesquels sont soutenus par l'énergie interne et la température de la matière. Toutes les formes de matière émettent du rayonnement thermique, et c'est un facteur clé dans le transfert d'énergie thermique entre les surfaces et leur environnement. Ce processus est crucial pour comprendre le refroidissement des solides chauds, l'équilibre énergétique des surfaces et l'équilibre radiatif environnemental, y compris l'impact du rayonnement solaire sur l'atmosphère terrestre.

La transmission fait référence au processus de transfert d'énergie thermique en raison d'une différence de température spatiale. Chaque fois qu'il y a une variation de température au sein d'un milieu ou entre différents milieux, le transfert de chaleur se produit. Ce transfert d'énergie peut avoir lieu par conduction, convection ou rayonnement thermique, chacun ayant ses propres origines physiques et équations de taux.

L'écoulement turbulent est un mouvement fluide chaotique et désordonné caractérisé par des fluctuations irrégulières de la vitesse et de la pression. Il se distingue par la présence de tourbillons turbulents, entraînant un mélange des particules fluides. Dans un écoulement turbulent, le transport de l'élan, de l'énergie et des espèces est renforcé par le mélange turbulent, ce qui entraîne des taux de transfert accrus. La transition de l'écoulement laminaire à l'écoulement turbulent est influencée par des mécanismes de déclenchement tels que les structures naturelles du fluide ou les perturbations au sein du fluide. Au sein d'une couche limite turbulente, trois régions peuvent être délimitées en fonction de la distance à la surface : une sous-couche visqueuse, une couche tampon et une zone turbulente. Ces régions présentent des caractéristiques différentes en termes de mécanismes de transport et de profils de vitesse.

La vaporisation est la conversion d'une substance de l'état liquide ou solide en phase vapeur ou gazeuse. Cela peut se produire par ébullition, qui est une vaporisation rapide qui se produit au point d'ébullition du liquide, ou par évaporation, qui est un processus plus lent se produisant à la surface d'un liquide en dessous de son point d'ébullition.

Une couche limite de vitesse se développe lorsqu'il y a un écoulement de fluide sur une surface. Cette couche limite est caractérisée par une fine couche de fluide dans laquelle les gradients de vitesse et les contraintes de cisaillement sont importants, tandis qu'en dehors de cette couche, les gradients de vitesse et les contraintes de cisaillement sont négligeables. L'épaisseur de la couche limite, notée δ, est la distance depuis la surface à laquelle la vitesse du fluide atteint 0,99 fois la vitesse du courant libre. À mesure que la distance depuis le bord d'attaque augmente, les effets de la viscosité pénètrent plus profondément dans le courant libre, provoquant la croissance de la couche limite. La couche limite de vitesse est d'une importance fondamentale pour les problèmes impliquant le transport par convection et est liée au cisaillement de surface et aux effets de friction.

Les facteurs de vue, également appelés facteurs de configuration ou de forme, sont un concept utilisé pour quantifier l'échange de rayonnement entre les surfaces. Ils représentent la fraction du rayonnement quittant une surface qui est interceptée par une autre surface. Les facteurs de vue sont définis par la géométrie des surfaces et sont utilisés pour calculer le transfert de chaleur par rayonnement entre les surfaces. Ils sont importants dans le contexte du rayonnement thermique et jouent un rôle crucial dans la détermination de l'échange d'énergie dans divers systèmes d'ingénierie et physiques.