Les sciences mécaniques au service de la production d’électricité

La publication montre comment les sciences mécaniques se complètent afin de concevoir, dimensionner, contrôler et optimiser les composants et les structures des installations de production d’électricité. Cette complémentarité des sciences mécaniques - mécanique des fluides, mécanique des structures et science des matériaux - est rendue possible par des travaux scientifiques avancés apportant une connaissance détaillée des écoulements, des transferts de chaleur, des contraintes mécaniques, des phénomènes vibratoires et des mécanismes d’endommagement, observés dans divers contextes tels que le refroidissement des réacteurs, la résistance des barrages, la stabilité des éoliennes et le comportement du combustible nucléaire.

L’article met en évidence une caractéristique importante des sciences mécaniques, à savoir l’évolution complémentaire des approches expérimentales et numériques, qui se nourrissent l’une de l’autre pour mieux comprendre, caractériser et simuler les phénomènes complexes au sein des installations. Les essais sur maquettes, les mesures en conditions réelles et les techniques modernes d’imagerie fournissent des données indispensables à la validation des simulations numériques. Les modèles numériques, quant à eux, permettent d’explorer des conditions extrêmes difficiles à reproduire en laboratoire et de tester de nombreuses variantes « à moindre coût », notamment grâce au recours au calcul haute performance multi-physiques et multi-échelles.

Dans un contexte marqué par la prolongation de la durée de vie des installations existantes, le développement rapide des systèmes d’énergie renouvelable et des exigences accrues en matière de robustesse, de nombreux défis scientifiques sont encore à relever au service de la production d’électricité décarbonée : prise en compte réaliste des phénomènes dynamiques, amélioration des modèles physiques, maîtrise du vieillissement des matériaux, gestion des interactions fluide-structure, simulation des écoulements diphasiques et évaluation des incertitudes de calcul. Des défis qui seront d’autant plus facilement surmontés que les communautés scientifiques et industrielles collaboreront activement afin de maintenir un haut niveau d’innovation dans ce domaine.

R&D d'EDF : Sylvain Leclercq, Mickaël Abbas, Vinicius Alves Fernandes, Sofiane Benhamadouche, Stéphane Chapuliot, Sofiane Hendili, Eric Lorentz, Sylvie Michel Ponnelle, Pierre Moussou et Damien Violeau

Direction Technique d'EDF : Vincent Robin

Framatome : Vincent Fichet, Nicolas Goreaud, Julien Pacull, Nadim Moussallam, Philippe Martinez et Gilles Perrin