Energie, Fluides et Transferts
Énergie Environnement
Thématique "Énergie Fluides et Transferts" (EFT)
Les activités de recherche en Énergie, Fluides et Transferts visent à améliorer la compréhension des mécanismes physiques multi-échelles de transferts de chaleur et de masse.
La finalité des travaux de recherche de cet axe est le développement et la mise en œuvre de composants thermo-fluidiques innovants et systèmes optimisés plus efficaces et durables, intégrant les énergies renouvelables et de récupération ainsi que les problématiques de réseaux et de stockages d’énergies
Questions scientifiques
Les questions scientifiques qui guident les activités de recherche de l’axe thématique EFT sont les suivantes :
- Quels sont les déterminants pour le contrôle des écoulements, l’intensification des échanges et l’optimisation des performances de stockage d’énergie ?
- Quelles sont les relations entre le comportement rhéologique, les instabilités et les transferts dans les fluides complexes ?
- Quels paramètres clés favorisent l’intégration de composants thermo-fluidiques dans les systèmes et procédés énergétiques durables optimisés ?
QUESTION 1 : MECANISMES D’INTENSIFICATION DES TRANSFERTS
Q1.1 : Quels sont les déterminants clés de l’intensification des transferts dans des écoulements monophasiques et multiphasiques ?
Les objectifs visés dans cette sous-question consistent en :
- la compréhension des mécanismes de transferts pariétaux
- la caractérisation des mécanismes de mélange en allant de la topologie aux régimes des écoulements (transition laminaire-turbulent, advection chaotique)
- l’amélioration active et/ou passive des échanges
- la modélisation des écoulements multiphasiques : suspensions, évaporation/condensation, encrassement
- la validation des concepts en allant vers des prototypes brevetables
Q1.2 : Quelles stratégies utiliser pour accroitre ou moduler les cinétiques de fusion/solidification et d’adsorption/désorption en garantissant la performance, la flexibilité et la durabilité des composants ?
Les objectifs visés dans cette sous-question consistent en :
- l’amélioration des dynamiques de transferts couplés chaleur/masse dans les processus de fusion/solidification et d’adsorption-désorption
- la caractérisation des cycles de fusion-solidification, de la surfusion de Matériaux à Changement de Phase, le cyclage et le vieillissement
- l’intégration dans les composants thermo-fluidiques via la combinaison/mélange de matériaux existants associée à une meilleure architecture des composants
QUESTION 2 : ÉCOULEMENTS DE FLUIDES COMPLEXES
Q2.1 : Quelles sont les origines du comportement rhéologique complexe des fluides et comment le modéliser en fonction des sollicitations (mécaniques, thermiques, etc.) ?
L’objectif visé dans cette sous-question consiste en la compréhension de l’influence du type d’additif et des conditions de sollicitations (thermique, mécanique, etc.) sur le comportement rhéologique de fluides complexes
Q2.2 : Quel lien entre non linéarité rhéologique et stabilité des écoulements, et comment caractériser, expliquer, et modéliser les régimes d’écoulements (notamment secondaires) se développant dans des fluides complexes ?
L’objectif visé dans cette sous-question consiste en la compréhension de l’impact de la complexité rhéologique sur la stabilité de l’écoulement et l’efficacité des transferts
Q2.3 : Comment mieux comprendre et caractériser l’impact des modifications de l’écoulement causées par la rhéologie du fluide sur les phénomènes de transferts ?
L’objectif visé dans cette sous-question consiste en la compréhension, prédiction, favorisation ou limitation de l’impact de la rhéologie du fluide sur l’efficacité des transferts
QUESTION 3 : SYSTÈMES ET PROCÉDÉS ÉNERGÉTIQUES DYNAMIQUES
Q3.1 Quelles approches numériques multi-échelle pour modéliser fidèlement les systèmes intégrant des composants innovants ?
Q3.2 Quelles approches pour la modélisation expérimentale de systèmes et procédés industriels ?
Q3.3 Quelles stratégies d’optimisation et de pilotage développer pour des systèmes efficients et durables ?
Outils et méthodes
Des développements de méthodes numériques (modélisation, optimisation) et des approches expérimentales (développements métrologiques et de moyens d’essais) sont associés pour observer, renseigner et modéliser les phénomènes physiques, de l’échelle millimétrique du composant à celle du système ou du procédé.
Développement de modèles de prédiction d’écoulements et transferts mono et multiphasique complexes, incluant le changement de phase, et les phénomènes d’adsorption et d’encrassement.
Optimisation paramétrique multiobjectif de composant par approche numérique.
Développements métrologiques avancés et de moyens d’essais à différentes échelles.
Caractérisation fine de matériaux et fluides caloporteurs pour l’énergétique et le stockage thermique.
LES PROJETS
FLUIDINE
FLUIDINE
Le projet FLUIDINE (FLUIDs with INnovative formulation and high Energy efficiency performance for thermo-fluidic components) consiste à étudier de nouvelles suspensions de type non colloïdales dans un objectif d’intensification des performances des échangeurs thermiques. L’originalité du projet est d’utiliser ces…
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