Discussion des principales hypothèses du modèle

Considérant les écarts parfois significatifs observés entre le modèle et l’expérience, en particulier en ce qui concerne l’évaluation des variations spatiales de la température de paroi, on discutera ici certaines des hypothèses effectuées pour mettre en place ce modèle. On pourra ainsi expliquer, au moins partiellement, ces imprécisions et fournir des pistes d’amélioration du modèle proposé.

a) Homogénéité de la densité de flux appliquée

On a considéré une densité de flux homogène appliquée sur la partie inférieure de la paroi chauffée. Néanmoins, compte tenu du dispositif expérimental d’application du flux (un bloc de cuivre dans lequel sont insérées des cartouches chauffantes) le flux dissipé par ces cartouches est redistribué dans le bloc chauffant en cuivre, autrement dit en amont de la paroi silicium, comme cela est représenté de façon schématique en figure 4.30. Cet effet a tendance à homogénéiser la température de paroi le long de la rainure durant les essais expérimentaux, ce qui pourrait donc expliquer en partie la surestimation de la surchauffe de paroi sous le distributeur par le modèle. En effet, le bloc chauffant en cuivre apparait ici comme facilitant le passage du flux appliqué sous la zone adiabatique vers la zone d’évaporation, ce qui revient à limiter la surchauffe de la zone adiabatique.

Figure _{4.30 – Schéma de principe de la redistribution du flux dans le bloc chauffant} en amont de la plaque silicium

menter artificiellement la conductivité du silicium considérée par le modèle. A plus long terme, l’ajout d’un modèle thermique de la conduction dans le bloc apparait nécessaire. b) Flux de fuite

Dans cette étude, seul le flux dit de vaporisation Φvap a été pris en compte. Autre-

ment dit, on a négligé tous les autres types de transferts, en particulier l’échange avec l’écoulement de liquide principal. Toutefois, même si ces flux "de fuite" ne représentent qu’une fraction minoritaire du flux total, de l’ordre de 30% pour le HFE et de 20% pour l’éthanol (cf chapitre 3), le fait est qu’ils traversent également la zone chauffée de la plaque en silicium, ils peuvent donc tout à fait avoir une influence non négligeable sur les variations de température le long de la paroi chauffée, en particulier au niveau de la zone recouverte par le distributeur en contact avec l’écoulement principal. On a donc là aussi une piste d’explication de la mauvaise estimation des températures locales. Considérant ceci, il apparait nécessaire de prendre en compte ce phénomène en considé- rant un flux appliqué à la paroi comprenant ce flux de fuite et un transfert non nul sur la partie supérieure recouverte par le distributeur, par exemple en imposant un coeffi- cient d’échange empirique et une température de référence évalués à l’aide des mesures expérimentales.

c) Effets de la micro-région

L’estimation du coefficient d’échange induit par le ménisque dans la rainure a été faite en négligeant l’impact de la micro-région. Cette hypothèse peut toutefois être éva- luée en regard des coefficients d’accommodation qui sont considérés ici.

En effet, l’estimation des épaisseurs équivalentes de liquide liées à la résistance d’inter- face, donnée dans la table 4.3, indique une valeur de celle-ci de l’ordre de 400 nm pour le HFE et de 2 µm pour l’éthanol.

Ces valeurs sont bien supérieures à l’ordre de grandeur des épaisseurs de films gé- néralement considérées par les modèles de micro-région (ď 100 nm). Par conséquent, dans les cas considérés ici, l’impact de la micro-région sur les transferts doit vraisem- blablement être fortement modéré par l’existence d’une telle résistance d’interface. Néanmoins, l’utilisation d’un modèle dédié de micro-région, adapté aux cas considérés ici et pouvant éventuellement être couplé aux calculs de conduction dans la rainure, pourrait être nécessaire pour statuer définitivement sur la pertinence de la prise en

Fluide HFE7000 Ethanol

ǫ 0.09 0.015

hint [W.m´2.K´1] 1.89.105 8.04.104

δint [nm] 376 1915

Table 4.3 – Valeur des coefficients d’échange associés à l’interface et épaisseur de liquide équivalente pour le HFE7000 et l’éthanol déduites des coefficients

d’accommodation utilisés dans le modèle

compte de cette micro-région (en particulier dans le cas du HFE7000, fluide pour le- quel, à notre connaissance, la répartition du flux entre micro et macro-région n’est pas abordée par la littérature). Un tel modèle permettrait également d’estimer l’angle de contact minimal induit par cette micro-région ainsi que sa dépendance à la surchauffe de paroi. On pourrait alors s’affranchir d’une détermination expérimentale de ce para- mètre, effectuée de manière très rudimentaire dans notre cas.

d) Régime permanent

On a supposé ici des interfaces parfaitement stables dans les micro-rainures. Dans le cas du HFE7000, l’expérience a montré une situation sensiblement différente, puisque de fortes oscillations des interfaces étaient constamment discernables aussi bien visuel- lement qu’à travers les mesures de pression. Au contraire, dans le cas de l’éthanol, en dehors des périodes de déstabilisations, l’instabilité des interfaces apparaissait bien plus limitée.

Dans tous les cas, à l’heure actuelle, l’origine de ces instabilités n’étant pas clairement identifiée, il n’apparait très difficile de se passer de cette hypothèse.