Caractérisation expérimentale et numérique du phénomène d'ébullition dans les réservoirs cryogéniques ballotés – CRIOBOIL

L'hydrogène en tant que vecteur d'énergie suscite un intérêt grandissant de la part de l'industrie des transports. Pour le stockage à moyenne/grande échelle, l'hydrogène est livré sous forme liquide (LH2) par des camions cryogéniques car il offre une excellente densité d'énergie. Par conséquent, le transport du LH2 restera un processus clé dans la chaîne H2. Le LH2 est stocké à 20 K dans des réservoirs isolés afin de réduire son échauffement durant son transport. Malgré cela, le transfert de chaleur provoque l'ébullition, ce qui augmente la pression du réservoir. Pour éviter une surpression, la vapeur d'hydrogène est libérée par une soupape de sécurité. Ce phénomène, connu sous le nom de « boil-off », est considéré comme l'un des inconvénients majeurs de cette énergie.

Le but de ce projet est d'étudier le transfert de chaleur et de masse se produisant dans les réservoirs de liquides cryogéniques soumis au ballotement. Notre objectif est de fournir une meilleure description de ces processus physiques ainsi qu'une meilleure prédiction du taux d'ébullition dans les réservoirs cryogéniques. Cet objectif sera atteint grâce aux moyens expérimentaux et numériques développés au sein de notre consortium.

Un cryostat transparent avec des conditions limites contrôlées sera fabriqué par le CEA, afin de produire des données expérimentales et de les utiliser pour valider les codes numériques et les approches de modélisation. Ce cryostat sera installé sur une table mobile à translation horizontale, qui sera utilisée dans des conditions isothermes au LEGI puis au CORIA pour étudier le transfert de chaleur et de masse. En parallèle, des simulations numériques directes seront réalisées afin de proposer de nouveaux modèles pour estimer le nombre de Nusselt et la densité d’interface. Puis, Ces modèles seront intégrés dans OpenFOAM pour réaliser des simulations à grandes échelles du cryostat réel. Les performances du modèle seront validées à l'aide des résultats expérimentaux obtenus.