Température du gaz

Les températures expérimentales et numériques du gaz sont représentées aux Fig.3.59,

Fig.3.60 et Fig.3.61. Ces températures sont diciles à comparer, tout d'abord, car le gaz

dans la cuve n'est pas isotherme. Aussi, une diérence entre températures expérimentales et

numériques peut être observée si elles ne sont pas relevées au même point.

La comparaison est également compliquée par l'inuence du rayonnement thermique sur

la mesure de température par le thermocouple [115]. Cette perturbation est causée par les

échanges radiatifs entre le thermocouple et le milieu ambiant (émission, réception d'un

rayon-nement). D'après Luo, la température mesurée dans ce cas est plus élevée que la température

réelle. Dans certains cas, cette surestimation peut être négligeable.

Figure 3.59 Echauements du gaz mesurés expérimentalement et calculés par simulation

au-dessus du conducteur, durant les huit essais

Figure 3.60 Echauements du gaz mesurés expérimentalement et calculés par simulation

au centre du conducteur, durant les huit essais

Ces gures montrent que la température du gaz est plus élevée au-dessus qu'en-dessous

du conducteur standard. La température au centre est plus élevée que la température du

gaz au-dessus du conducteur. Dans le cas du conducteur ouvert, la température du gaz est

décroissante du haut vers le bas de la géométrie. Ces résultats sont cohérents avec la réalité.

Dans le gaz au-dessus du conducteur, les températures calculées par simulation sont

proches de celles mesurées expérimentalement avec une diérence maximale de3K. Les

tem-pératures expérimentales sont moins élevées que les temtem-pératures calculées par simulation,

Figure 3.61 Echauements du gaz mesurés expérimentalement et calculés par simulation

en-dessous du conducteur, durant les huit essais

sauf pour dans le cas des expériences 1.1 et 1.2. Cela est cohérent avec les températures

cal-culées par simulation en haut de la cuve, plus élevées que celles mesurées expérimentalement.

Dans le gaz au centre du conducteur, la diérence entre les températures expérimentales

et celles obtenues par simulation est petite avec le conducteur ouvert (inférieure à 2K).

Dans le cas du conducteur standard, elle est inférieure à 3K aux expériences 1.3 et 1.4 et

plus élevée aux expériences 1.1 et 1.2 où elle atteint 8K. Hormis pour les expériences 1.1

et 1.2, l'inuence de la surestimation des températures de la cuve n'est pas visible. Ceci est

cohérent car la température du gaz au centre du conducteur est principalement inuencée par

la température de celui-ci. Cette dernière est moins élevée que ce qui était escompté.

Dans le gaz en-dessous du conducteur (Fig.3.61), les températures simulées sont plus

élevées que les températures expérimentales et cette diérence est plus importante que dans

le gaz au-dessus et au milieu du conducteur. Cette diérence est de l'ordre de 4K sauf pour

les expériences 1.1 et 1.2 où elle est inférieure à2K. Cette diérence plus importante en bas

de la cuve est due aux températures surestimées dans les simulations en bas de la cuve.

Ces résultats sont en accord avec la surestimation des températures à l'extérieur de la

cuve par les simulations, au-dessus et en-dessous du conducteur. Au centre du conducteur,

l'inuence de la température de celui-ci sur la température du gaz est plus visible. Ils mettent

également en évidence que les températures des expériences 1.1 et 1.2 sont plus élevées que

celles des autres expériences.

Comme pour les températures du conducteur, la comparaison des essais 1.3 et 2.3 ainsi

que 1.4 et 2.4 montre une sous-estimation des températures du gaz au-dessus et en-dessous du

conducteur qui s'estompe lorsque la convection est améliorée. Cela soutient, une fois de plus,

l'hypothèse de l'inuence de la non prise en compte de la participation du SF

₆

au transfert

radiatif. Cette inuence est également comprise entre 1K à2K.

3.3.4 Conclusion

Des simulations électromagnétiques et thermiques ont été eectuées à l'aide des logiciels

CST et CFX sur un jeu de barres monophasé pour être confrontées aux expériences

réali-sées. Les températures mesurées durant les essais et celles calculées par simulation ont été

comparées dans le but de juger de la précision de la modélisation numérique.

Ces résultats ont, tout d'abord, montré que le coecient de convection moyen appliqué

comme condition sur la paroi extérieure de la cuve entraîne des températures calculées sur

la paroi de la cuve plus élevées en simulation qu'en expérience. De plus, cette diérence de

température est plus importante sur le bas de la cuve car ce coecient est constant sur la

surface alors qu'il devrait être plus élevé en bas de la cuve. Elle est comprise entre2,3K et

3,7K sur le haut de la cuve et entre 3,7K et 5,2K sur le bas.

Ensuite, ces résultats ont mis en évidence les températures trop faibles calculées par les

simulations, causées soit par la non prise en compte de la participation duSF

₆

au transfert

radiatif, soit par la méthode de couplage appliquée. En eet, les puissances dissipées par eet

Joule dans les contacts entre pièces conductrices sont réparties entre les pièces adjacentes

dans CFX. L'accroissement de température local au niveau du contact n'est alors pas observé

et les températures du conducteur et des connexions ne sont pas augmentées. Cette diérence

est de l'ordre de2K.

La sous-estimation des températures des connexions par les simulations n'est pas agrante,

car elle est gommée par l'augmentation de température induite par les conditions limites

adiabatiques appliquées aux deux extrémités du gaz. L'augmentation est d'environ3K.

En ce qui concerne les températures duSF

₆

calculées par simulation, elles sont plus élevées

que les températures expérimentales au-dessus et en-dessous du conducteur. Elles subissent

l'inuence des températures de l'extérieur de la cuve. D'ailleurs, la diérence de température

est également plus élevée en-dessous du conducteur qu'au-dessus. Cette diérence est comprise

entre0,6K et 3,3K au-dessus du conducteur et entre 3K et 4,5K en-dessous.

L'inuence des températures de la cuve n'est pas visible sur les températures du gaz au

centre du conducteur. Celles-ci sont plus inuencées par la température du conducteur, moins

élevée en simulation qu'en expérience.

Cette analyse a également mis en évidence les températures anormalement élevées

me-surées durant les expériences 1.1 et 1.2. Ces essais ont permis de conrmer les tendances

observées d'un point de vue qualitatif mais pas quantitatif. Cette augmentation n'excède pas

4K.

De manière générale, les résultats obtenus avec les simulations réalisées sont proches des

résultats expérimentaux avec une diérence maximale de5,2K sur tout le modèle.

Dans le document Etude des phénomènes électro-thermiques dans l'appareillage haute tension (Page 161-164)