La compression d'air par piston liquide est proposée comme une des solutions permettant d'augmenter l'efficacité du stockage d'énergie en favorisant un échange thermique quasi-isotherme dans la chambre de compression. Le présent travail de recherche consiste à modéliser numériquement le processus de compression d'air dans un piston liquide dans le cadre du projet R&D REMORA (Système de stockage d'énergie électrique sous forme d'air comprimé en mer).

L'écoulement dans la chambre de compression est un écoulement diphasique (avec une interface air-liquide), non homogène et compressible auquel sont associés des transferts thermiques dus à la compression de l'air. Afin d'étudier numériquement cet écoulement, le choix a porté sur l'utilisation de la méthode VOF (Volume of Fluid) qui est adaptée au suivi de l'interface dans le cas de ce type d'écoulement. Le régime de l'écoulement varie au cours du processus de compression passant de laminaire à transitoire puis turbulent, ainsi le modèle de turbulence LES (Large Eddy Simulation) a été utilisé pour prendre en compte ces trois régimes de l'écoulement. Dans le but de limiter la diffusion numérique au voisinage de l'interface eau-air lors de sa reconstruction par la méthode VOF, un maillage triangulaire adaptatif isotrope évoluant selon le gradient de la densité est implémenté.

Au cours de la compression, une partie du travail mécanique est convertie en énergie interne. L'énergie restante étant échangée avec les parois de la chambre. L'évolution de la température est donc la conséquence de la proportion d'énergie apportée au système par le travail mécanique de compression convertie en énergie interne. Ceci permet d'extraire l'évolution de la température durant la phase de compression. Les résultats obtenus sont comparés avec ceux obtenus expérimentalement dans le cadre du projet REMORA.

 Au milieu de la compression, la température semble être sous-estimée par la modélisation. Ainsi, la vitesse est sensiblement plus faible dans la simulation que dans le cas expérimental et donc l'élévation de température légèrement moins importante. Malgré cela, cette étude a permis de reproduire numériquement les phénomènes physiques observés expérimentalement dans l'écoulement lors de la compression de l'air.