Inauguration chaire industrielle LIBERTY

2 juillet 2024
La chaire industrielle ANR Liberty est une collaboration dans le domaine de la dynamique des fluides computationnelle appliquée au développement de nouvelles technologies H2. Elle vise à développer des méthodes de Lattice-Boltzmann (LBM) efficaces pour la simulation haute-fidélité d'écoulements multi-espèces et multi-physiques dans des applications industrielles réalistes telles que l'aérodynamique, l'aéroacoustique, l'aérothermie et les écoulements réactifs.

Le consortium est composé de quatre partenaires : le laboratoire M2P2 (AMU - CNRS - Centrale Méditerranée), deux constructeurs aéronautiques (Airbus et Safran) et un fabricant de brûleurs (Fives-Pillard). Le porteur de la chaire est le Dr Pierre Boivin (chercheur CNRS, CR-HDR), spécialiste de la combustion et de la sécurité de l'H2 au sein du M2P2.

Au cours des dernières années, les méthodes de Lattice-Boltzmann sont devenues habituelles pour les simulations industrielles à grande échelle d'écoulements isothermes, à faible Mach et non réactifs, car leur efficacité de calcul et leur précision exceptionnelles sur des géométries complexes ne sont plus remises en question. Leur extension récente aux écoulements compressibles, thermiques et multi-espèces ouvre une nouvelle gamme d'applications qu'il convient d'explorer et de développer. Ces extensions sont cruciales dans le contexte de la transition H2 pour les applications dans les domaines de l'énergie et des transports, conformément aux objectifs de France 2030.
Le programme de recherche s'articule autour de quatre modules de travail (WP), chacun étant axé sur une difficulté scientifique majeure en rapport avec le développement de nouvelles technologies H2 :

- Le WP1 traite de la modélisation physique et numérique des parois solides et des couches limites turbulentes dans les écoulements aérothermiques, en se concentrant sur la résolution des problèmes de conservation de l'énergie et de la masse typiques des approches par cellules coupées.

- Le WP2 vise à modéliser des corps arbitraires mobiles et déformables et à jeter les bases de la simulation de la rupture d'un réservoir de H2 ou de la déflexion d'une grande hélice.

- Le WP3 aborde les questions de combustion et de sécurité pour les futures chambres de combustion à faible teneur en NOx, en mettant l'accent sur les études de mélange, de retour de flamme et d'instabilité.

- Le WP4 explore la possibilité d'utiliser le LBM pour les écoulements multiphasiques à haute densité de Reynolds (à la fois sous et au-dessus des conditions critiques), tels que ceux rencontrés dans le stockage cryogénique et à haute pression de l'H2.
WP1 : Amélioration de la prédiction des forces aérodynamiques et du transfert de chaleur dans les écoulements industriels à grande échelle hautement compressibles
Mots-clés : Dynamique des fluides numérique, Aéronautique, Aérodynamique à grande vitesse, Transfert de chaleur, Modélisation de la turbulence, Simulations de grands tourbillons.
WP2 : Nouveaux algorithmes pour l'interaction fluide-structure dans des conditions industrielles réalistes en aéronautique utilisant des méthodes de frontières immergées
Mots-clés : Dynamique des fluides numérique, aéronautique, interactions fluide-structure
WP3 : Modélisation innovante de nouveaux brûleurs industriels H2
Mots-clés : Dynamique des fluides numérique, écoulements turbulents, combustion du H2 et sécurité
WP4 : Modélisation Lattice-Boltzmann des écoulements multiphasiques
Mots-clés : Dynamique des fluides numérique, écoulements multiphasiques, méthodes numériques