Mickaël PERRIN : "Étude numérique 3D d’un régénérateur magnétocalorique- analyse et intensification par microstructuration des échanges de chaleur en écoulement alterné"

Résumé : Les fluides frigorigènes utilisés dans les machines à compression de vapeur ont généralement un impact négatif élevé sur le réchauffement climatique et sont peu à peu supprimés du marché. Dans les années à venir, la dernière catégorie, leshydrofluorocarbures (HFC), sera concernée par ces interdictions. Plusieurs technologies beaucoup moins polluantes sont encore à l’étude afin de remplacer les machines actuelles. L’une d’entre elles, la magnétocalorie, est l’objet d’étude de cette thèse.L’effet magnétocalorique se caractérise par le changement de température réversible de certains matériaux soumis à une variation de champ magnétique. En l’exploitant judicieusement, il est possible de concevoir des machines frigorifiquesmagnétiques n’utilisant pas la compression de vapeurs frigorigènes. Ces technologies complexes font appel à plusieurs
 domaines des sciences physiques : électromagnétisme, thermodynamique, fluidique et mécanique. Le nombre important de paramètres caractérisant une machine magnéto-calorique impose d’une part une modélisation multiphysique rigoureuse des phénomènes couplés qui s’y déroulent et  d’autre part une simulation numérique approfondie de son fonctionnement. Une large étude bibliographique ayant montré que la majorité des modèles existants sont développés en 1D et 2D, la première tâche de cette thèse a été de développer un modèle numérique CFD 3D inspiré du banc d’essai magné-tocalorique déjà opérationnel au laboratoire. Basé sur un modèle magnétostatique, il reproduit fidèlement le comportement magnétothermique d’un matériau magnétocalorique soumis à de fortes impulsions de champ magnétique. Malgré l’efficacité théorique de ce genre de machine dont le COP avoisine 10 et pourrait atteindre 20, la puis-sance massique des machines magnétocaloriques actuelles reste limitée entre 100 et 500 W/kg, insuffisante pour concurrencer les machines à compression de vapeur. [...]

Composition du jury :

Yannick BAILLY Professeur Université Bourgogne Franche-Comté Directeur de thèse

Sébastien PONCET Professeur Université de Sherbrooke Rapporteur

Daniel BOUGEARD Professeur CERI Energie Environnement Rapporteur

Stéphane FOHANNO Professeur Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM) Examinateur

Michel RISSER Docteur Magnoric Examinateur

Jean-Claude ROY Maître de conférences Université Bourgogne Franche-Comté Co-encadrant de thèse

Thierry DE LAROCHELAMBERT Docteur Université Bourgogne Franche-Comté Co-encadrant de thèse

Localisation : UFC - UFR STGI 2, Rue Chantereine 90000 BELFORT - Salle : Amphithéâtre Louis Néel