Simulation numérique directe de l'ébullition du noyau à la surface du nanomètre

Les dynamiques de l'ébullition nucléée sont intimement influencées par les interactions entre les domaines fluide et solide, en particulier dans des conditions de petits angles de contact et de phénomènes d'interface complexes. Cette thèse présente le développement et l'application de méthodes numériques avancées pour simuler ces interactions avec une précision accrue. Au cœur de ce travail se trouve la mise en œuvre d'une méthode de convection Volume de Fluide (VOF) conservatrice de masse, intégrée de manière fluide avec une approche de domaine solide intégré. Cette technique est spécifiquement conçue pour relever les défis de la capture précise des dynamiques d'ébullition à de petits angles de contact.Le cadre numérique est construit sur la plateforme Basilisk, développée par Stéphane Popinet, en utilisant un modèle à fluide unique où la méthode VOF capture efficacement les dynamiques d'interface fluide. Un modèle de force de surface continue est employé pour représenter avec précision les effets de tension de surface, tandis que le modèle solide intégré assure un couplage robuste entre les domaines fluide et solide. Pour améliorer encore la fidélité de la simulation, le modèle de changement de phase de Leon Malan est intégré, incorporant une méthode d'interface de convection en deux étapes et une équation conservatrice d'énergie pour gérer les complexités de la transition de phase. De plus, un modèle de résistance thermique interfaciale développé par Lubomír Moravcík est implémenté, quantifiant la résistance thermique à l'interface fluide-solide.Un exercice de validation rigoureux est réalisé, démontrant une forte concordance avec les données expérimentales de référence et les modèles théoriques établis. Les contributions clés de ce travail incluent l'amélioration des techniques de modélisation du changement de phase, une compréhension approfondie des dynamiques des microlayers, et des insights sur l'interaction entre la tension de surface, les forces visqueuses, et le transfert de chaleur dans l'ébullition nucléée. Cette recherche constitue une base solide pour les études futures, y compris les simulations tridimensionnelles et l'investigation des effets de la rugosité de surface et de la distribution initiale de la température sur les dynamiques de l'ébullition.