Modélisation d'écoulements multiphasiques compressibles pour l’énergie et le transport – COMPET

Les écoulements multiphasiques compressibles sont présents dans de nombreuses applications des secteurs de l'énergie et des transports : énergie nucléaire, énergie hydraulique, propulsion navale, capture et stockage du CO2, technologie hydrogène pour l'aviation décarbonée, etc. La modélisation physique se heurte à de nombreux obstacles en raison de la difficulté de modéliser les transferts de chaleur et de masse, les grandes variations des propriétés thermodynamiques (proche du vide jusqu’au point critique) et l'interaction complexe avec les structures turbulentes, le tout en présence d'ondes de pression ou de chocs.

Ce projet vise à contribuer à la modélisation de problèmes multiphasiques compressibles liés aux systèmes énergétiques en réalisant conjointement des simulations de haute fidélité et des études expérimentales de grande finesse. Basé sur le développement d'une approche numérique aux grandes échelles en présence d’une transition de phase combinée avec des méthodes avancées de mesures, sur l'amélioration de la modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse, nous apporterons un regard neuf sur les mécanismes physiques sous-jacents de ces systèmes.

Nous proposons de relever conjointement les défis suivants :
(i) construire une approche numérique aux grandes échelles afin d'étudier l'interaction complexe entre la turbulence et les structures multiphasiques avec transition de phase;
(ii) développer un dispositif expérimental pour mesurer simultanément la fraction de vapeur et le champ de vitesse pour décrire finement la dynamique de l'écoulement ;
(iii) développer des modèles diphasiques bien posés au regard des lois thermodynamiques et des échanges interfaciaux notamment pour l’hydrogène en condition cryogénique;
(iv) effectuer des simulations et expériences de haute fidélité de configurations d’intérêt pour l'analyse et la meilleure compréhension des phénomènes physiques permettant d'améliorer la conception et la durée de vie de ces systèmes