Méthodes numériques et optimisation

Lorsque des éoliennes sont regroupées en parc, il arrive que, pour des conditions de vent données, elles interagissent entre elles par ce que l'on appelle l'effet de sillage. Lorsqu'une éolienne capte l'énergie cinétique du vent, par conservation de l'énergie, le flux de vent en aval subit un déficit de vitesse et une augmentation de sa turbulence. Les éoliennes se trouvant dans ce sillage voient donc leur production électrique baisser significativement, tout en subissant une fatigue mécanique accrue. Ces effets de sillage provoquent des pertes de production annuelles pouvant atteindre 20%.

[ SIMULATION POUR LA MAÎTRISE DES PHÉNOMÈNES PHYSIQUES ] Par rapport aux réacteurs agités classiques, les systèmes microfluidiques présentent un grand intérêt pour l’intensification des procédés, en combinant de faibles besoins en réactifs avec de meilleures performances en termes de transfert de masse et de chaleur. Dans ce type de micro-réacteurs, les écoulements segmentés en micro-tubes ont par exemple été expérimentés avec succès pour intensifier la réaction d’oligomérisation de l’éthylène.

[ DIGITALISATION ET IA - 2/2 ] Un des principaux axes de recherche d'IFPEN porte sur les procédés et les catalyseurs destinés à la production de carburants biosourcés. Ceci se traduit par de nombreux travaux expérimentaux dont les résultats génèrent de la connaissance capitalisée sous forme de modèles. Cependant, cette modélisation nécessite l’acquisition de nombreuses données expérimentales, ce qui est coûteux en temps et en moyens.

Contribution à l’étude des couplages dans les interfaces, les polymères et les milieux poreux Les travaux de Laurent Cangémi relèvent du domaine de la modélisation et concernent la formulation de couplages multiphysiques dans les matériaux. Ils concernent tous les milieux poreux qui sont soumis à des effets de transfert de masse, de chaleur, de plasticité ou d’endommagement, comme les supports de catalyseur ou les milieux naturels du sous-sol.

Analyse Économique des Systèmes Énergétiques : une approche régionale à grande échelle. travail de recherche se concentre sur l'analyse économique des systèmes à grande échelle, c’est-à-dire à des cibles telles que les systèmes énergétiques des régions, des pays, des territoires et des grandes agglomérations ou des vastes zones métropolitaines.

Dans les zones urbaines, le trafic routier représente une part importante des émissions de polluants, avec un impact significatif sur la qualité de l'air, ce qui constitue un problème majeur de santé publique. La dispersion atmosphérique peut être prise en compte de manière approfondie par des modèles de dynamique des fluides (CFD1). Cependant, les incertitudes aléatoires, d’origine naturelle ou anthropique, peuvent affecter sa prédictivité. Concernant cette prédiction, le travail de doctorat a visé à évaluer quantitativement l'impact relatif de paramètres incertains : d’une part météorologiques et d’autre part liés au trafic routier. Il s’est basé pour cela sur des simulations « haute fidélité2 » de la dispersion de la pollution à l'échelle micro urbaine (quartier)...

IFPEN est un leader mondial dans le développement de l’hydrotraitement de charges fossiles pour la production de carburants propres. Des procédés de la même famille s’appliquent désormais à une plus grande diversité charges : pyrolysats de plastique ou de pneus, dans le contexte du recyclage chimique, huiles végétales pour produire des biocarburants, etc. Pour que ces procédés soient eux-mêmes éco-efficients, au-delà du bénéfice environnemental recherché, leurs conditions opératoires doivent être optimisées par l’utilisation de modèles cinétiques ou hybrides, en fonction des charges utilisées et des spécifications recherchées pour les produits visés...

Dans le secteur de l’énergie et de la chimie, la conversion des matières premières en produits finis ou semi finis se fait par l’enchaînement de procédés qui, au travers d’unités dédiées, comprennent chacun des étapes de conversion des flux entrants et de séparation des produits de sortie. Dans un contexte industriel où la priorité est mise sur l’optimisation de l’utilisation des ressources et sur la réduction de l’empreinte environnementale, la capacité à redéfinir et à optimiser l’agencement des unités est apparue essentiel à IFPEN qui a développé un outil pour cela...

Le trafic routier urbain est une source significative d’émissions de polluants qui impacte la qualité de l’air. Pouvoir prédire la dispersion de ces émissions représente un enjeu important à la fois pour évaluer les expositions réelles et pour aménager les plans de circulation. Dans ce but, un travail doctoral a proposé une chaîne de modélisation permettant de simuler les écoulements fortement turbulents à l’échelle micro-urbaine et d’obtenir des cartes spatiales bi-dimensionnelles de concentration de polluants...

Dans le domaine de l'énergie éolienne, les simulations par LES (Large Eddy Simulations1) sont couramment utilisées pour mieux appréhender l’écoulement du vent au sein des parcs. A l’échelle de ces parcs, elles servent également à établir des modèles analytiques de sillages, utiles pour étudier l’interaction des éoliennes entre elles ainsi qu’avec la couche limite atmosphérique (CLA)...