FOCUS – Portrait de chercheur : Luca SCIACOVELLI

Luca SCIACOVELLI, qui êtes-vous ?

Dans le cadre d’un programme de double diplôme, j’ai obtenu un Master Recherche M2 en Mécanique des Fluides, effectuant un stage sur la simulation numérique des écoulements de gaz dense pour applications en turbines pour cycles de Rankine organiques. L’année suivante j’ai eu la satisfaction d’obtenir un contrat doctoral Paris Nouveaux Mondes, financé par HESAM Université.
Actuellement, je suis en troisième année de thèse aux Arts et Métiers ParisTech, dans le laboratoire DynFluid, en cotutelle internationale avec le Politecnico di Bari en Italie. En continuité avec mon travail de master, ma recherche porte sur la « simulation numérique d’écoulements de gaz dense turbulents ». Je travaille sous la direction des professeurs Paola Cinnella (Arts et Métiers), Francesco Grasso (CNAM) et Michele Napolitano (Politecnico di Bari).

Quel est votre projet de recherche ?

Avec le nom « gaz denses » on se réfère à des fluides composés de molécules complexes qui se trouvent à des pressions et des températures élevées. Les écoulements turbulents de gaz dense sont extrêmement importants pour une large gamme d’applications, telles que les souffleries à haut Reynolds, les unités d’alimentation de secours, les chambres de combustion à haute pression et les systèmes de conversion d’énergie. En particulier, au cours des dernières années ils ont été largement étudiés comme fluides de travail pour des turbines des cycles Rankine organiques, souvent utilisés pour la production d’énergie. Pour des particulières conditions thermodynamiques opérationnelles, ces fluides peuvent présenter des comportements physiques très intéressantes qui ne sont pas encore bien compris. Les phénomènes les plus intéressants regardent une famille de composés polyatomiques appelés fluides BZT (acronyme qui vient de Bethe-Zel’dovich-Thompson, les noms des trois chercheurs qui ont découverts et analysés ces fluides pour la première fois). L’objectif du projet de recherche est donc de comprendre comment tels comportements, complètement différents par rapport à ceux observés classiquement, peuvent interagir avec les mécanismes de production et de dissipation de la turbulence. En effet, l’intensité et la structure de la turbulence sont fortement modifiées selon la typologie du fluide en considération : il est donc important être capable de prévoir correctement le comportement et l’évolution de ces écoulements. Cela présente donc un double intérêt: d’une part, la compréhension purement physique du problème, qui presente encore des difficultés non résolues; d’autre part, l’intérêt de l’exploitation de ces phénomènes pour applications dans les domaines de l’énergie et de l’aérodynamique. Cette étude nécessite des importantes ressources de calcul, qui ont été fournies par plusieurs centres informatiques en France. Les simulations réalisées jusqu’à présent ont permis d’analyser et de comprendre les différences dans la structure de la turbulence par rapport aux cas étudiés classiquement.

Que vous a apporté votre collaboration avec HESAM Université ?

La transversalité et l’interdisciplinarité des projets de recherche et les compétences des excellences qui font partie du réseau de notre ComUE m’ont offert la possibilité d’une étude approfondie de cette thématique et m’ont donné une perspective et une approche du problème inédits, qui ont su développer ultérieurement mon intérêt dans ce projet.
Une forte collaboration entre les différents membres d’HESAM (surtout, dans mon cas, Arts et Métiers ParisTech et le CNAM) m’a permis d’approfondir les aspects de la modélisation physique et thermodynamique des gaz en question, en donnant les ressources de connaissances scientifiques et informatique nécessaires pour mieux réaliser et gérer ce projet.

Vos ambitions suite à ce projet ?

J’aimerais beaucoup continuer mes études sur ce projet de recherche ; en particulier, soit concernant l’aspect de production d’énergie renouvelable, soit pour la compréhension de phénomènes physiques particuliers qui caractérisent ce genre de fluides.