Comptes Rendus
Analytical computation of transient heat transfer and macro-constriction resistance applied to thermal spraying processes
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 340 (2012) no. 7, pp. 536-542.

An analytical solution of the thermal macro-constriction resistance is derived by using the Hankel finite transform and the Duhamel theorem leading to a simple expression of the solution as a serial expansion with fast convergence. The application concerns the thermal macro-constriction resistance estimate during the spreading and coated formation involved in thermal spraying process.

In such a process, the heat flux reaches a few hundreds of W/mm2 while the spreading duration is extremely short (about μs). The phenomena of thermal macro-constriction deposit/substrate interface play are of primary importance because they control the coating cooling and the thermo-mechanical behavior of the deposited layer, as well.

The effect of the spreading velocity on the thermal macro-constriction resistance has been studied. Results show the existence of a critical threshold of spreading velocity for which the transient problem has to be considered. On the other side (below the threshold) the study state regime should be sufficient for the macro-constriction estimate.

Nous présentons dans cette note une approche analytique destinée au calcul de la résistance thermique de macro-constriction basée sur la transformée de Hankel et le théorème de Duhamel aboutissant à un développement dʼune solution sous forme dʼune série à convergence rapide.

Lʼapplication physique concerne la projection thermique pour laquelle la formation de dépôts et les densités de flux mises en jeu lors du procédé culminent à quelques centaines de W/mm2. La durée de lʼétalement des gouttes est extrêmement faible, de lʼordre de la μs. Les phénomènes interfaciaux de micro-constriction thermique dépôt/substrat jouent un rôle extrêmement important puisquʼils contrôlent le refroidissement du dépôt par le substrat et conditionnent de ce fait le comportement thermomécanique du dépôt. La résistance thermique de macro-constriction conditionne les niveaux de température à lʼéchelle de la goutte et permet de mettre en évidence le gradient thermique dans les directions radiale et axiale. Cʼest ce dernier phénomène que nous étudions dans cette note. On sʼintéresse au développement de la macro-constriction en fonction de la vitesse dʼétalement.

Published online:
DOI: 10.1016/j.crme.2012.03.007
Keywords: Transient heat transfer, Thermal macro-constriction resistance
Keywords: Transferts thermiques, Résistance thermique de macro-constriction

N. Laraqi 1; M. El Ganaoui 2

1 Université Paris Ouest, PST Ville dʼAvray, laboratoire thermique interfaces environnement, TIE, EA 4415, departement GTE, 50, rue de Sèvres, 92410 Ville dʼAvray, France
2 Université de Lorraine, IUT Labs/Lermab-longwy, 186, rue de Lorraine, 54400 Cosnes et Romain, France
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N. Laraqi; M. El Ganaoui. Analytical computation of transient heat transfer and macro-constriction resistance applied to thermal spraying processes. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 340 (2012) no. 7, pp. 536-542. doi : 10.1016/j.crme.2012.03.007. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2012.03.007/

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