Descriptif

Comment utiliser les fluides (liquide, gaz et leurs mélanges) pour transformer et stocker de l'énergie?

À l'exception des cellules photovoltaïques, toutes les sources de production d'électricité reposent sur la manipulation d'un fluide : celle-ci est également au cœur des moteurs thermiques, des climatisations/pompes à chaleur, et de nombreux systèmes de stockage d'énergie. L'objet de ce cours est de comprendre et décrire ces systèmes en adoptant la démarche suivante :

1) établir les équations de conservation (de masse, d'énergie...) vérifiées par les fluides;

2) identifier les processus physiques intervenant dans ces équations, comme la turbulence ou le changement de phase;

3) prédire ces phénomènes à partir de considérations théoriques et d'observations expérimentales;

4) appliquer les résultats obtenus à la conception de ces systèmes, mais aussi à la prédiction de leur comportement en cas d'accident (fuite, coupure de courant...).

L’ensemble de ces notions sera principalement illustré dans le cas de l’énergie nucléaire, par la variété d’exemples qu’elle fournit, et parce qu'elle s'est penchée très tôt sur l'utilisation de fluides exotiques (eau ou gaz pressurisés, métaux liquides) et sur l'analyse d'accidents.

Nous appliquerons cette démarche tout d'abord aux fluides monophasiques (liquide ou gaz seul), puis aux mélanges diphasiques liquide/vapeur. Les outils auxquels nous aboutirons ont une vaste gamme d'applications,  depuis la compréhension physique de phénomènes élémentaires ou la première esquisse d'un système à l'aide de quelques formules Excel, jusqu’à la conception d’expérimentations avancées ou les simulations numériques HPC ("High Performance Computing") sur plusieurs millions de processeurs.

Langue du cours : français

Crédits ECTS : 4

Mise à jour : 14 avril 2020