Comparaison d’un calcul CFD avec des tests expérimentaux afin de déterminer un modèle prédictif de globe noir en fonction de la charge solaire

Le changement climatique, accompagné de périodes de fortes chaleurs, modifie significativement les environnements de travail thermiques des salariés, notamment ceux travaillant en extérieur. Parmi les méthodes d'évaluation des risques liés aux environnements thermiques, la méthode PHS (Predicted Heat Strain) est la plus prévisible, car elle repose sur l'évaluation de l'ensemble des échanges thermiques entre l'homme et son environnement de travail. Parmi ces échanges thermiques, le rayonnement est déterminant et impacte fortement l'état de stress thermique du salarié, mais il nécessite une métrologie complexe : la mesure par le globe noir. Dans le cas spécifique du travail en extérieur, la recherche d'une corrélation entre le flux solaire et la température du globe noir par simulation numérique est initiée dans ce travail. Elle permettrait de s'affranchir d'une métrologie spécifique et d'alimenter le modèle de stress thermique PHS pour le simplifier. Pour cela, un modèle de simulation numérique est implémenté à l'aide du logiciel de calcul STARCCM+. Une géométrie 3D est prise en compte avec un globe noir de 15 cm de diamètre. Différentes configurations de calcul sont réalisées afin de simuler les échanges thermiques autour de ce globe. Les résultats de ce modèle en termes de prévision de la température du globe sont comparés à ceux de mesures expérimentales réalisées durant l'été 2025 avec un globe noir de 15 cm de diamètre connecté à une unité centrale TESTO 480. Selon les tests, les flux solaires ont pu être mesurés à l'aide de deux pyromètres KIPP & ZONEN CM 6B ou collectés directement sur des sites météorologiques. À partir d'une vingtaine de points de comparaison, le modèle prédit la température globale. Ces résultats sont encourageants pour la définition d'une fonction reliant le flux solaire à la température du globe noir.

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