Contrôle thermique
d'un satellite

BARAKAT Mohammed

CERVANTES Yann

SIMAO Bruno

Présentation du problème

Le sujet consiste à dimensionner une machine frigorifique afin de pouvoir évacuer la chaleur dégagée par les composants électroniques embarqués sur le satellite.

Cycle frigorifique utilisé

La modélisation des parties Détendeur et Compresseur se résume à coder les équation de la thermodynamique dans ces cas précis.

La modélisation de l'évaporateur et du condenseur est effectuée sous Matlab, en utilisant les modèles de l'hydraulique diphasique, mais également les lois des transferts thermiques.

 

Outils et méthodes utilisés

Les méthodes utilisées afin de décrire les zones d'évaporation et de vaporisation sont des modèles régis, soit par :

- le modèle à flux de dérive

- le modèle annulaire

 

Le code écrit sous Matlab est constitué d'une boucle principale avec une incrémentation en temps, dans laquelle on calcule les grandeurs caractéristiques (taux de vide, titre, ...) en fonction de l'abscisse.

On peut observer par exemple, l'évolution de la pression dans un évaporateur de 30m.

On pourrait également visualiser d'autres grandeurs (taux de vide, température, ...)

La modélisation de cet élément nous a montré que l'évacuation d'une puissance avoisinant les 5 kW était théoriquement faisable. Cependant, d'après cette figure, la perte de charge engendrée sur le fluide caloporteur serait très importante (environ 2 bars ici). Ceci est dû au fait que les diamètres imposés dans le domaine spatial sont trop petits afin de permettre d'évacuer correctement la chaleur.

La difficulté de la modélisation du condenseur réside dans le fait que le code est instable pour des valeurs de taux de vide proche de 1. Cependant, il est possible de converger en négligeant certains termes dans l'équation régissant cette grandeur.

 

Perspectives et Conclusions

Les objectifs de ce projet ont été globalement respectés. La modélisation de l'évaporateur est très satisfaisante, et nous a permis de conclure sur la faisabilité du projet imposé par le cahier des charges. La modélisation du condenseur pose encore quelques problèmes, notamment en ce qui concerne la convergence du code pour des taux de vide proches de 1. Un couplage de ces deux codes nous permettra de dimensionner l'installation par la suite.

Enfin, ce projet a été pour nous une excellente expérience dans la mesure où nous avons travaillé en équipe, sur un projet concret, en relation avec le monde industriel.

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