Modélisation multi-échelle du refroidissement par film liquide dans les machines électriques

Statut
pourvu

La chaleur générée par un moteur électrique est due à des pertes au sein de multiples composants tels que les bobinages/aimants du stator et du rotor. Parmi les différentes stratégies de refroidissement, nous concentrons notre étude sur une technologie de refroidissement direct, où la chaleur est extraite du moteur et transférée vers l'environnement ambiant par un fluide caloporteur. Le système de refroidissement étudié consiste à injecter un liquide directement sur les éléments chauds pour les recouvrir d’un film liquide ruisselant qui va permettre d’évacuer la chaleur. Pour concevoir et évaluer les performances d'un tel système de refroidissement, nous devons estimer les coefficients de transfert de chaleur entre les parties solides du moteur à refroidir dont les géométries et les états de surfaces sont complexes et le film liquide de refroidissement sur lesquelles il ruisselle.
Lors de cette thèse, nous développerons une méthodologie numérique pour simuler les transferts de chaleur dans un film liquide s’écoulant sur un solide de géométrie complexe. Les transferts de chaleur dépendant fortement de la topologie du film liquide et de la surface sur laquelle il s'écoule, nous proposons deux axes innovants de développement. Nous développerons d’abord un modèle d’angle de contact apparent capable de prendre en compte la géométrie complexe des bobinages et les transferts thermiques que nous couplerons à une méthode de suivi d’interface VOF. Nous utiliserons ensuite différentes méthodes numériques pour les écoulements diphasiques à différentes échelles (VOF, Euler-Lagrange…) afin de simuler les écoulements de jets et de film liquide avec transferts de chaleur. Nous couplerons ces méthodes pour simuler les transitions de régime diphasique et les transferts de chaleur entre le film liquide et le solide à géométrie complexe. Les développements et les calculs numériques seront réalisés avec les codes CONVERGE (https://convergecfd.com) et Basilisk (http://www.basilisk.fr).

Mots clefs: Refroidissement des moteurs électriques – simulation numérique – mécanique des fluides – transferts thermiques – écoulement diphasique – film liquide – méthode VOF

 

  • Directeur de thèse    Directeur de Recherche, PLOURDE Frédéric, Institut Pprime (UPR3346)
  • Ecole doctorale    522 - Ecole Doctorale SI-MMEA,  https://doctorat.campusfrance.org/ED522
  • Encadrant IFPEN    Docteur, VINAY Guillaume, Ingénieur de recherche, Département modélisation système et véhicule, guillaume.vinay@ifpen.fr 
  • Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France
  • Durée et date de début    3 ans, début au plus tôt le 1er octobre 2020 
  • Employeur    IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France
  • Qualifications    Master 2 ou Ecole d’ingénieur Mécanique des fluides
  • Connaissances linguistique    Bonne maîtrise du français ou de l’anglais indispensable
  • Autres qualifications    Programmation C/C++, Linux, Informatique Scientifique
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Encadrant IFPEN 
VINAY Guillaume
Ingénieur de recherche, Département modélisation système et véhicule
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