Une fascination aux retombées concrètes
Simulation instationnaire de l’écoulement dans un compresseur axial. L’écoulement de fuite entre le bout de pale et la conduite forme des structures turbulentes qui impactent les pales suivantes. Ce mécanisme génère du bruit que l’on souhaite modéliser.
Professeure au sein du Département de génie mécanique de l’ÉTS depuis 2019, Marlène Sanjosé s’intéresse à la simulation numérique en dynamique des fluides, aux turbomachines, et à l’efficacité énergétique et aéroacoustique. Sa passion de la physique s’entend tout de suite lorsqu’elle parle de la mécanique des écoulements, son sujet de prédilection.
« Il s’agit de problèmes complexes, non linéaires. Ils ont une certaine beauté. Je voulais mieux comprendre ces problèmes physiques fascinants. »
Pour y parvenir, la chercheuse a obtenu un diplôme d’ingénieur de l’ENSEEIHT à l’Institut National Polytechnique de Toulouse (INPT), en France, un Master à finalité Recherche spécialisé en dynamique des fluides, énergétique et transferts à l’INPT, puis un doctorat de l’INPT réalisé au CERFACS, à Toulouse. Ses travaux ont porté sur la simulation numérique de l’injection de carburant liquide dans les chambres à combustion aéronautique. Elle est arrivée au Québec en 2010 pour réaliser un postdoctorat en aéroacoustique à l’Université de Sherbrooke.
Dans le cadre de ses travaux, Marlène Sanjosé tente de reproduire les structures cohérentes des écoulements à l’aide de simulations numériques. Ceci permet de capter la dynamique principale de l’écoulement et ses interactions avec les pièces solides des machines étudiées.
« Les écoulements de turbomachines m’intéressent particulièrement. Il s’agit, tout simplement, de machines tournantes. Il y en a partout! Ça peut être des ventilateurs, des turboréacteurs d’avion, des pompes, des turbines, ou des éoliennes, par exemple. C’est très varié! »
Rarement une discussion sur la dynamique des fluides aura donné lieu à une si belle illustration. « Grâce à nos simulations, on est capable de reproduire tout l’écoulement. C’est un peu comme si on passait sous la mer – sous les vagues – et que l’on pouvait regarder comment c’était structuré en dessous. »
De nombreuses applications
Marlène Sanjosé, professeure au Département de génie mécanique de l’ÉTS
Ces simulations permettent de concevoir des engins plus efficaces. « On a besoin de machines qui répondent à différentes contraintes – la géométrie est définie par la demande qu’on en fait. On peut prévoir les formes optimales, et les types de matériaux qu’il faudra privilégier pour répondre aux problèmes d’interaction entre le fluide et la structure. » Ces décisions auront un impact sur la durée de vie des turbines, par exemple, leur efficacité énergétique ou encore les nuisances sonores.
Les champs d’applications des travaux de Marlène Sanjosé sont nombreux. Ils permettent d’améliorer le design des systèmes de ventilation, chauffage et climatisation, employés par exemple dans les grands édifices, les installations industrielles, ou le cockpit des avions. Les méthodes développées sont également applicables pour réduire les nuisances sonores des hélices et des turbomachines employées en aéronautique.
La recherche d’abord
La recherche permet à Marlène Sanjosé d’assouvir sa grande curiosité et son désir d’approfondissement. « J’aime être focalisée sur certains aspects pour en tirer l’essentiel, et avoir la possibilité d’approfondir. On peut toujours aller plus loin. »
Elle prend aussi plaisir à savoir que ses recherches sont utiles. « Nous apportons des réponses nécessaires à des modèles importants pour les manufacturiers. Pour arriver à les développer, il faut des études paramétriques, qu’ils ne peuvent pas toujours se permettre. Nous avons le temps d’étudier ces questions », continue-t-elle.
Lorsqu’on lui demande ce qui lui plait le moins de la recherche, elle peine à trouver une réponse. « Vraiment, je ne saurais pas vous dire. Toutes les étapes sont intéressantes, je n’arrive pas à trouver de mauvais côtés! »
