De la recherche fondamentale au partenariat industriel

Métrologie et instrumentation en énergétique

Métrologie et instrumentation en énergétique

Les thématiques scientifiques abordées dans le département s’appuient sur des approches multiples recourrant à des modèles physiques pouvant être appréhendés par différentes voies (analytique, numérique, expérimentale,…). La compréhension fine des processus physiques étudiés et la validation des modèles sont ainsi largement tributaires des données fournies par l’expérimentation. D’où un besoin important en instrumentation et en outils de métrologie de façon générale. Les travaux en métrologie et instrumentation développés dans le passé essentiellement dédiés à des applications dans les domaines de la thermique, la fluidique et l’électrotechnique, (mais pas exclusivement) servent de socle au développement de ce thème.

Quatre objectifs sont principalement poursuivis :

1. Mesures thermiques :
Le savoir-faire acquis dans le domaine des micro-capteurs thermoélectriques est déjà largement reconnu par la communauté scientifique (micro-thermocouples à très hautes résolutions spatiale et temporelle). Nous travaillons chaque jour à en améliorer les processus de fabrication, de calibration et d’implantation dans des environnements métrologiques exigeants (systèmes énergétiques à petite échelle – haute température).

2. Mesures optiques en mécanique des fluides et thermique :
Les travaux menés dans le domaine de l’investigation des écoulements par méthodes optiques (vélocimétries polychromatiques 3D3C) sont déjà pleinement reconnus au niveau international. Là encore nous travaillons sur l’amélioration des résolutions spatiales et temporelles de nos techniques. Nous nous intéressons également à l’obtention d’autres grandeurs thermodynamiques accessibles par voies optiques comme la température et/ou la pression. Les développements envisagés s’appuient, par exemple, sur la mise en œuvre de traceurs fluorescents sensibles à la concentration en oxygène (et donc la pression) ou encore sur des techniques de micro-thermographie infrarouge.

3. Grandeurs électriques locales :
Il s'agit de caractériser le fonctionnement et les paramètres physiques internes de systèmes de génération d'énergie électrique par des mesures fines des grandeurs électriques de sortie. Des travaux menés autour de la spectroscopie d'impédance ont montré l'intérêt d'utiliser ce type d'approche, en particulier pour valider des modèles mis sous forme d'équations électriques. Un autre axe de travail consiste à adapter ce type de mesures pour les intégrer dans les équipements de commande de ces systèmes et à optimiser ainsi leur fonctionnement

4. Traitement des données expérimentales :
Il s’agit d’exploiter au mieux les informations brutes fournies par un ensemble de capteurs afin d’en extraire des informations complémentaires non directement accessibles. Ainsi, l’analyse de la réponse dynamique de jonctions thermoélectriques utilisées cycliquement comme excitateur puis comme capteur permet d’accéder (quasi) simultanément à la température et à la vitesse d’un écoulement. De même l’analyse de la réponse d’un ensemble de microthermocouples par des techniques de corrélation permet de connaître la vitesse locale du fluide, voire ses fluctuations turbulentes. Enfin, l’utilisation de techniques inverses en thermique permet d’accéder aux flux de chaleur traversant le matériau considéré ou encore à ses caractéristiques thermophysiques et aux conditions limites appliquées. Ces travaux visent à étendre le champ d’application de ces techniques vers des systèmes tridimensionnels instationnaires.


Applications actuelles :
- Projet « Ultrasur » du pôle de compétitivité « microtechniques »
- Projets « Boucle d’air » et « Klimatic » du pôle de compétitivité « véhicule du futur ».
- Environnement et systèmes « Pile à combustible

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