Financement : ANR MacroBoil
Collaboration : G. Ghigliotti (LPSC)
Les échanges thermiques par ébullition constituent un moyen très efficace pour transférer de la chaleur et sont pour cela couramment utilisés dans le domaine de l’énergie (centrales thermiques, machines frigorifiques, ...). Cependant, ils posent aussi un défi pour le stockage de liquides à basse température, comme l’hydrogène, générant de l’évaporation responsable finalement d’une perte de masse de liquide stocké.
Suite aux travaux de thèse de G. Sahut (2020) et S. Pertant (2022) dans l’équipe MOST, nous avons obtenu un code capable de simuler la dynamique de l’ébullition nucléée en utilisant un maillage non structuré composé de tétraèdres, ce qui ouvre la voie à la prise en compte de géométries complexes. Nos dernières avancées ont permis de rendre plus robuste cette méthode et de simuler la croissance de bulles de vapeur en contact avec une paroi, et cela pour une grande plage d’angles de contact. De plus, grâce à la précision et à la robustesse du code numérique développé, nous avons simulé pour la première fois de façon quantitative l’ébullition nucléée en prenant en compte explicitement la géométrie du site de nucléation (voir figure ci-dessous).
En parallèle, nous avons réalisé plusieurs simulations dans lesquelles nous avons étudié l’effet du diamètre initial de la bulle et de la couche limite thermique (CLT) initiale sur le taux de croissance de la bulle. La bulle initiale plus grande, bien qu’elle ait initialement un volume plus important que la bulle initiale plus petite, augmente lentement son avantage volumétrique au fil du temps. Pour les cas où l’épaisseur de la couche limite thermique initiale est différente, nous constatons que la bulle initialisée dans la CLT étendue jusqu’à 6 microns présente un léger avantage au début par rapport à la bulle initialisée dans une CLT moins profonde d’une épaisseur de 3 microns.
