Date et lieu : le mardi 10 mars 2026 à 14h00 dans l’Amphithéâtre du Cerege du Technopôle de l'Arbois-Méditerranée

Résumé : Cette étude examine l'effet de la géométrie sur l'efficacité énergétique des échangeurs de chaleur et des réacteurs en appliquant des méthodes de minimisation de la génération d'entropie. Dans un échangeur de chaleur / réacteur concentrique à double enveloppe, quatre diamètres sont optimisés tandis que la chaleur échangée est maintenue constante pour déterminer la longueur afin de minimiser l’irréversibilité totale. Les résultats montrent que les variations géométriques permettent de la réduire. En outre, l'étude examine également l'influence du débit du fluide sur l’irréversibilité et la géométrie optimale correspondante. Dans un réacteur à double enveloppe tubulaire, avec un avancement de réaction de sortie constante, la génération d’entropie du réacteur est minimisée en variant la géométrie du réacteur de différentes formes (cylindrique, conique, hyperbolique et sinusoïdale). Les effets du débit du fluide caloporteur et du mélange réactionnel, de la concentration, de la température des réactifs et de la chaleur de réaction sur l’irréversibilité ont également été étudiés. Une solution bidimensionnelle est utilisée pour analyser la distribution du taux de génération d'entropie à l’aide du logiciel COMSOL Multiphysics. En tant que grandeur associée aux flux, le taux de génération d’entropie locale est déterminé par la somme de la contribution des échanges de chaleur, des dissipations visqueuses et de la réaction chimique. Une comparaison de la distribution de cette valeur locale et des forces motrices est faite entre les géométries optimales et défavorables. Les résultats montrent que dans la configuration optimale, qui minimise la génération d'entropie totale, les distributions de force et de taux de génération d'entropie locale sont plus uniformes, ce qui va dans le sens de la théorie d’équipartition.

Mots clés : Minimisation de la génération d'entropie ; Modélisation ; Équipartition

David ZARZOSO-FERNANDEZ - Chargé de recherche - CNRS M2P2 - Directeur de thèse

Emmanuel FRéNOD - Professeur des universités  - Université Bretagne Sud - Co-directeur de thèse

Victor TRIBALDOS - Professeur des universités - Universidad Carlos III de Madrid - Rapporteur

Julien LE SOMMER - Directeur de recherche - CNRS, IGE Grenoble - Examinateur

Maxime LESUR - Professeur des universités - Université de Lorraine - Institut Jean Lamour - Rapporteur

Mitra FOULADIRAD - Professeure des universités - Centrale Méditerranée - Président

Résumé: Sous l’effet du réchauffement climatique, l’hydrogène s’impose comme une alternative prometteuse aux combustibles fossiles. Toutefois, les flammes hydrogène-air présentent de fortes instabilités, particulièrement en milieux confinés où les parois et les pertes de chaleur jouent un rôle déterminant. Cette thèse analyse la stabilité des flammes prémélangées hydrogène-air dans un brûleur de Hele-Shaw à l’aide de la méthode de Lattice-Boltzmann.

Les mécanismes d’instabilité hydrodynamique et thermodiffusive sont étudiés en 2D et 3D, avec et sans pertes thermiques aux parois. Les simulations mettent en évidence les conditions de rupture de symétrie, l’influence du nombre de Lewis, de la largeur du canal et des pertes de chaleur sur la morphologie et la vitesse de flamme. Des modèles réduits sont proposés pour prédire la forme des fronts, la formation de cuspides et l’évolution de la vitesse de flamme.

Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension des flammes hydrogène confinées et fournissent des outils de modélisation utiles à la conception de micro-dispositifs sûrs.

Mots clés : Instabilités de combustion, Flamme laminaire, Écoulement confiné, Brûleur Hele-Shaw

Carmen JIMENEZ ; CIEMAT, Madrid ; Rapporteure

Laurent SELLE ; CNRS IMFT, Toulouse ; Rapporteur

Andrea GRUBER ; SINTEF, Trondheim ; Examinateur

Heinz PITSCH ; RWTH Aachen University, Aachen ; Examinateur

Luc VERVISCH ; INSA Rouen Normandie, Saint-Etienne-du-Rouvray ; Président de jury

Pierre BOIVIN ; CNRS M2P2 ; Directeur de thèse

Christophe ALMARCHA ; Aix-Marseille Université ; Co-Directeur de thèse

Bruno DENET ; Aix-Marseille Université ; Co-Encadrant de thèse

Date et lieu : le mardi 13 janvier à 14h00, amphi n°3 de Centrale Méditerranée

Raphaël LOUBÈRE, Rapporteur, DR CNRS, Institut de Mathématiques de Bordeaux 

Timm KRÜGER, Rapporteur, PR, University of Edinburgh                   

Gauthier WISSOCQ, Examinateur, IR, CEA CESTA                                 

Bénédicte CUENOT, Examinatrice, Senior Scientist, CERFACS                     

Vincent MOUREAU, Président du jury, DR CNRS, CORIA                                

Pierre BOIVIN, Directeur de thèse, CR CNRS, M2P2                                 

Song ZHAO, Co-encadrant de thèse, IR CNRS, M2P2