Simulation numérique d’une boucle biphasique gravitaire par la méthode Volume-of-Fluid
Auteur / Autrice : | Julien Caner |
Direction : | Etienne Videcoq, Manuel Girault, Adel Mustafa Benselama |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energétique, thermique, combustion |
Date : | Soutenance le 05/02/2024 |
Etablissement(s) : | Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Pprime / PPRIME |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Nadia Canet |
Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Sartre, François-Xavier Demoulin |
Mots clés
Résumé
L’avancée remarquable de l’électronique de puissance s’est accompagnée de la miniaturisation des systèmes, nécessitant un refroidissement très performant. Une des solutions consiste à utiliser des boucles fluides diphasiques, dans lesquelles le transfert de chaleur est associé au changement d’état du fluide. L’objectif de cette thèse est de modéliser l’écoulement diphasique à phases séparées dans une boucle diphasique gravitaire. L’interface en mouvement est capturée par la méthode Volume-of-Fluid. Parmi les différents modèles de changement de phase disponibles dans la littérature, nous avons choisi d’utiliser un modèle hybride : un modèle de sous-maille pour générer le changement de phase à la paroi en absence d’interface résolue, et un modèle d’interface résolue pour le changement de phase aux interfaces liquide-vapeur déjà formées. Ces modèles ont été implémentées dans le code de calcul OpenFOAM. Le solveur développé permet la simulation d’un écoulement diphasique compressible laminaire avec changement de phase liquide-vapeur diabatique. Les transferts de chaleur couplés entre la paroi solide et le fluide sont également pris en compte. Les simulations numériques 2D montrent que le solveur développé est capable de reproduire les régimes d’écoulements obtenus expérimentalement, tels que la formation de bulles de Taylor et la propulsion de liquide de l’évaporateur vers le condenseur lors de l’ébullition en geyser. Il s’agit également d’étudier l’influence de la densité de flux apportée à l’évaporateur et du taux de remplissage sur les régimes d’écoulement et les performances de la boucle.