Thermal dispersion in porous media : experimental characterization through an inverse technique

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La dispersion thermique, c'est-à-dire le transfert de chaleur dans un milieu poreux qui est traversé par un fluide, est un phénomène complexe. Pour que celui-ci puisse être pris en compte dans des applications industrielles, il faut disposer d'un modèle simple avec des paramètres qui sont physiquement raisonnables et expérimentalement accessibles. Ce travail présente une technique expérimentale pour estimer les paramètres du modèle dit "à une température", notamment les coefficients du tenseur de dispersion thermique qui dépendent de la vitesse de Darcy. Le dispositif expérimental correspond à un lit fixe de billes de verre avec de l'eau comme fluide. Une source de chaleur linéique, perpendiculaire à la direction de l'écoulement, est utilisée (échelon temporel) ; le signal de température, mesuré par des thermocouples en aval de la source, est utilisé pour l'estimation des paramètres. Dans cette situation, la qualité d'estimation par la méthode des moindres carrés ordinaires est limitée par les incertitudes sur la vitesse et les positions des thermocouples. L'optimisation de la géométrie expérimentale et la méthode de Gauss-Markov permettent d'estimer également ces paramètres. Des simulations d'inversion de type Monte-Carlo montrent que cette approche fournit une estimation du coefficient longitudinal de dispersion thermique avec une bonne précision; d'autres géométries de chauffe et les travaux de la littérature confirment ces résultats. L'estimation du coefficient de dispersion transverse est moins précise; cependant, les résultats obtenus pour sa dépendance de la vitesse mettent en cause le modèle établi de la littérature. Les excellents résidus en température qui ont été obtenus suggèrent que le modèle à une température est raisonnable, même dans le cas du non-équilibre thermique entre les deux phases.