Modélisation de la combustion des thermites à base d’aluminium

L’objectif de cet axe est de proposer une plateforme numérique composée de modèles multi-phasiques et multi-échelles pour comprendre les mécanismes de combustion et prédire la dynamique du front de flamme dans les nanothermites.


Les thermites à base d'aluminium présentent des densités d'énergie volumétrique et massique extrêmement élevées, les rendant intéressantes et applicables à une vaste gamme d'applications, allant de la propulsion, de la pyrotechnie et de la synthèse de matériaux, à la génération d'énergie thermique. Dans ce contexte, nous développons différentes approches de modélisation couvrant des échelles de temps et d'espace variés, nanosecondes - secondes et atomique à centimétrique respectivement, afin de décrire aussi précisément que possible la physique de la combustion et la dynamique de propagation du front de réaction. Pour calibrer théoriquement les transferts de masse et d’énergie entre les phases gaz et condensée, durant le processus de combustion, nous effectuons des simulations numériques directes en dynamique des fluides (DNS-CFD) sur quelques particules de métal/oxyde en combustion, subissant transfert de chaleur, de quantité de mouvement et de masse, en plus des interactions chimiques gaz/surface. Une approche N-Euler est par ailleurs utilisée pour résoudre les équations de Navier-Stokes apportantune description efficace et réaliste de la propagation du front de combustion par un modèle numérique continu où les particules individuelles ne sont plus résolues. Nous explorons également des méthodes statistiques de l'intelligence artificielle comme une nouvelle voie de recherche pour gérer l'acquisition et le traitement des données générées par ces modèles de combustion de plus en plus complexes et coûteux en temps calcul.