L'objectif du stage est d'étudier des écoulements diphasiques cryogéniques (hélium, néon...) dans une boucle de circulation naturelle fermée dont les vapeurs sont condensées par un cryogénérateur (machine réfrigération à flux alternés). Ce couplage combine les avantages d'une boucle de circulation auto-entretenue et de la re-condensation des vapeurs rendant ce mode de refroidissement autonome. De telles boucles sont développées pour le refroidissement autonome de systèmes éloignés d'un centre de liquéfaction ou situés dans un environnement non-accessible.

Le dimensionnement thermo-hydraulique de ce type de système de refroidissement nécessite la connaissance des transferts de masse et de chaleur. Cette étude s'appuie sur des études expérimentales qui seront réalisées sur une station d'essai actuellement en fonctionnement. L'étude expérimentale a pour but principal de mesurer les différences de température en paroi et la variation de pression le long du tube, ainsi que le débit massique total afin d'évaluer des grandeurs caractéristiques de l'écoulement telles que les coefficients d'échange de chaleur et de frottement pariétaux. Pour compléter l'étude expérimentale, une simulation numérique représentant l'ensemble du cycle avec évaporation (écoulement diphasique) et condensation dans la boucle pourra être développée afin d'analyser les différents régimes.

Avec l'aide de l'équipe technique, l'étudiant participera aux sessions expérimentales (montage et prise de données) et analysera les résultats expérimentaux. On étudiera l'influence des différents paramètres de fonctionnement de la boucle comme la hauteur de liquide, la température, la pression et le flux de chaleur pariétal. La simulation numérique pourra être développée de préférence sous Comsol© ou Matlab.