Thèse Étude Expérimentale et Numérique des Écoulements Diphasiques Air-Eau Générés par des Diffuseurs Lobés Application au Rafraîchissement Adiabatique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Rennes 1 École doctorale : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur Laboratoire de recherche : LABORATOIRE DE GÉNIE CIVIL ET GÉNIE MÉCANIQUE Direction de la thèse : Amina MESLEM Date limite de candidature : 2026-09-25T00:00:00
Dans un contexte de réchauffement climatique croissant, les besoins en rafraichissement dans le secteur du bâtiment résidentiel et tertiaire ne cessent de croitre. Le rafraichissement adiabatique constitue une alternative aux systèmes conventionnels de climatisation en termes de sobriété énergétique et d'impact carbone. Cependant, son application dans le secteur visé nécessite de lever certains verrous scientifiques et techniques. Ce projet a pour objectif de concevoir un système de rafraichissement passif innovant, permettant notamment d'assurer une dispersion optimale des gouttelettes d'eau et de favoriser leur évaporation. Une approche expérimentale permettra de caractériser les écoulements mis en jeux à l'aide de techniques de mesures anémométriques et thermiques, dans une chambre climatique simulant une pièce de bâtiment. En parallèle, une modélisation CFD sera développée pour analyser les transferts couplés de chaleur et de masse ainsi que les phénomènes d'évaporation. L'objectif final est d'optimiser les paramètres géométriques et opératoires afin d'améliorer l'efficacité énergétique des systèmes de rafraîchissement adiabatique appliqués aux bâtiments.

Il sera mis à la disposition de la personne recrutée tous les moyens matériels et humains pour la réussite du projet Doctoral.

Pour les campagnes expérimentales, les moyens suivants seront déployés : Chambre Climatique 30 m3, PIV, fil chaud, visualisation rapide

Pour la modélisation, des outils de simulation CFD (Ansys Fluent), et machine de calcul seront fournis.
Chaque année, en France comme dans le monde, la fréquence et la sévérité des vagues de chaleur augmentent sous l'effet du réchauffement climatique. L'année 2026 a été particulièrement marquée par des records de température : juin 2026 est devenu le mois de juin le plus chaud jamais enregistré en France avec une température moyenne de 22,7 °C, soit +3,8 °C par rapport à la normale climatique 1991-2020. Juillet 2026 a ensuite battu un nouveau record, une température moyenne de 24,9 °C, devenant le mois le plus chaud jamais enregistré en France depuis le début des mesures en 1900 (météo France). De plus, au cours de cet été, 90 % du territoire a connu au moins une fois une température maximale supérieure ou égale à 35 °C, et 45 % du territoire a connu au moins une fois une température maximale supérieure ou égale à 40 °C. Les épisodes caniculaires accentuent les risques sanitaires et les décès liés à la chaleur, tout en entraînant un recours croissant à la climatisation. Selon l'ADEME, la part des ménages équipés est passée de 18 % en 2023 à 24 % en 2025, soit une augmentation d'environ un tiers en deux ans. Il est attendu avec les récentes canicules et les projections à venir, que ces chiffres soient revus à la hausse, ce qui fait craindre une précarité énergétique durant les périodes estivales. Aussi, la protection des populations en périodes caniculaires extrêmes, et la réduction de la consommation énergétique ainsi que l'impact carbone liés à la climatisation, constituent un enjeu majeur, auquel nous souhaitons contribuer à travers ce projet de thèse. Le projet vise à contribuer au développement de solutions de rafraîchissement sobres en énergie en substitution totale ou partielle des systèmes conventionnels de climatisation. Il s'agit notamment d'améliorer les performances du refroidissement adiabatique en favorisant une évaporation rapide et efficace des gouttelettes d'eau. Une attention particulière sera portée à la dispersion homogène des gouttelettes et aux interactions entre les caractéristiques du jet d'air vecteur, les transferts de chaleur et de masse et les phénomènes d'évaporation. L'intérêt des diffuseurs lobés sera questionné afin d'améliorer le mélange air-eau et l'efficacité globale du dispositif. Des approches expérimentales et numériques permettront de caractériser et de comprendre les mécanismes physiques mis en jeu. Des modèles CFD seront développés puis validés à partir des résultats expérimentaux. Le projet permettra d'identifier les paramètres géométriques et opératoires les plus favorables aux performances du système, tout en maîtrisant les consommations d'eau et d'énergie ainsi que les conditions sanitaires liées à l'humidité.