Recherche
Vue d’ensemble
Mes travaux de recherche s’inscrivent dans le domaine de la modélisation statistique multi-physique et multi-échelle appliquée aux systèmes énergétiques. L’objectif principal est de contribuer à la compréhension et à l’optimisation des phénomènes de transfert thermique au cœur des défis énergétiques contemporains.
Thématiques de recherche
Méthode de Monte Carlo pour les transferts thermiques
La méthode de Monte Carlo constitue le cœur méthodologique de mes recherches. Cette approche stochastique permet de simuler des phénomènes complexes de transfert de chaleur en considérant simultanément :
- Transfert conductif : propagation de la chaleur par contact
- Transfert convectif : transport par mouvement de fluide
- Transfert radiatif : échange par rayonnement électromagnétique
Cette méthodologie offre des outils avancés pour aborder des problématiques où les méthodes déterministes classiques atteignent leurs limites, notamment dans les géométries complexes et les couplages multi-physiques.
Récupération de chaleur fatale à haute température
Les industries rejettent d’importantes quantités de chaleur à haute température. Mes recherches visent à développer des solutions innovantes pour valoriser cette énergie perdue :
- Conception d’échangeurs poreux utilisant des mousses céramiques ou métalliques
- Modélisation des transferts couplés dans des matériaux hétérogènes
- Caractérisation thermophysique à haute température (> 800°C)
- Optimisation des performances énergétiques
Efficacité énergétique des bâtiments
L’amélioration de la performance énergétique des bâtiments passe par une compréhension fine des échanges thermiques :
- Couplage photovoltaïque - toiture végétalisée pour maximiser la production électrique
- Simulation thermique dynamique
- Intégration d’approches par apprentissage automatique
- Modélisation Monte Carlo des transferts dans l’enveloppe du bâti
Matériaux et métamatériaux à haute température
Développement de matériaux innovants pour applications énergétiques :
- Caractérisation des propriétés radiatives et thermophysiques
- Mousses céramiques (SiC, Al₂O₃) pour échangeurs de chaleur
- Métamatériaux pour l’optimisation des propriétés optiques à haute température
- Méthodes de mesure innovantes (méthode flash, pyrométrie)
Approches méthodologiques
Simulation numérique
- Algorithmes Monte Carlo avancés (collision nulle, échantillonnage multiple)
- Couplage multi-physique non linéaire
- Optimisation globale de systèmes complexes
- Intégration temporelle de problèmes transitoires
Intelligence artificielle
- Réseaux de neurones bayésiens pour accélérer les calculs thermiques
- Prédiction de champs de température dans des géométries complexes
- Méthodes d’apprentissage pour l’optimisation énergétique
Caractérisation expérimentale
- Méthode flash à haute température
- Pyrométrie optique
- Mesure de propriétés radiatives
- Validation expérimentale de modèles
Projets de recherche en cours
- MCMET — Monte Carlo Methods for Energy Transition 2024→2028
- Financement ANR PRC
- ACACIA-2 — WAste Heat ReCovery from industriAl sourCes at hIgh temperAture-2 2024
- Financement ANR PRCE, AAP 2024, Phase 2
- MIRACLE — Modèle de couplage et conception d’un système hybride innovant photoprocédé / photovoltaïque pour la production de carburants solaires à haute efficacité 2024
- Financement Peps CNRS Énergie 2024
- SOLARWISE — Solution durable pour la conservation des produits agricoles dans les zones off-grid du Maroc par énergie solaire à concentration 2025
- Financement PHC Toubkal
- ACACIA — WAste Heat ReCovery from industriAl sourCes at hIgh temperAture 2023
- Non financé ANR PRCE, AAP 2023, Phase 2
- METEOR — MÉtamaTÉriaux pour l’optimisation des propriétés Optiques et Radiatives à hautes températures 2023→2024
- Financement MITI CNRS 80prime 2023
- THERMOUSSE — Étude des échanges THERmiques pour la récupération de la chaleur fatale à l’aide de MOUSSEs métalliques 2021→2022
- Financement Carnot ICÉEL
- CANOPEE — Diminuer l’empreinte carbone des procédés de fabrication à haute température Dep. 2021
- Laboratoire commun St Gobain-CNRS-Université de Lorraine : enjeu CArbone : matériaux inNOvants pour des Procédés Economes en Energie
- PORAEX — Échangeur poreux pour la récupération de chaleur à haute température 2020→2023
- Financement Région Grand-Est
- Stock’NRJ — Évaluer et développer les solutions pour le stockage des énergies thermique et électrique 2019→2023
- Financement FEDER
Collaborations
Nationales
- LAPLACE (Toulouse)
- RAPSODEE (IMT Mines Albi)
Industrielles
- SAFRAN
- Saint-Gobain
- Partenaires PME locales
Publications représentatives
- Penazzi L., Farges O. et al. (2024). Monte Carlo functional estimation of radiative source term. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. HAL
- Konduru R.N., Farges O. et al. (2024). Porous heat exchangers with Kelvin cell structured foam at high temperatures. International Journal of Heat and Mass Transfer. HAL
- Royer A., Farges O. et al. (2023). Bayesian neural networks and Monte Carlo for radiative heat transfer. International Journal of Heat and Mass Transfer. HAL
Encadrement doctoral
J’ai co-encadré 6 thèses soutenues ou en cours et 2 post-doctorat(s), dans les domaines de la modélisation thermique, de l’intelligence artificielle appliquée à l’énergie, et des matériaux pour la récupération de chaleur.