Soutenance de thèse – Antoine Truilhé – Jeudi 18 décembre 2025 à 14h00 – salle de séminaire du laboratoire FERMI – 1er étage du bâtiment 3R4

Antoine Truilhé soutiendra sa thèse le jeudi 18 décembre 2025 à 14 h 00 – salle de séminaire du laboratoire FERMI – 1er étage du bâtiment 3R4 (76 All. Théodore Despeyrous, Université Paul Sabatier, 31 400 Toulouse), sur le sujet : Modélisation sous COMSOL Multiphysics du transfert radiatif d’un arc entre deux câbles en configuration aéronautique .

Dirigée par Yann Cressault et co-encadrée par Flavien Valensi.

Composition du jury :

M. Jean-Marc Bauchire, Université d’Orléans, Rapporteur
M. Laurent Fulcheri, MINES Paris-PSL, Rapporteur
Mme. Cathy Rond, INSA Toulouse, Examinatrice
M. Philippe Testé, CNRS Île-de-France Gif-sur-Yvette, Examinateur
M. Georges Zissis, Université de Toulouse, Examinateur
M. Yann Cressault, Université de Toulouse, Directeur de thèse

Résumé de la thèse en francais :

Un court-circuit peut être à l’origine d’un arc électrique se manifestant en général sous la forme d’une décharge à fort courant. Lorsque ce problème se produit entre deux câbles d’un réseau électrique, il existe un risque que l’arc se maintienne quelques dizaines à quelques centaines de millisecondes et se propage le long des câbles. Ce phénomène, appelé « arc de défaut », s’accompagne de l’ablation des câbles, par la fusion et la vaporisation partielle du métal, et la dégradation complète de l’isolant, mais aussi de l’endommagement de l’environnement immédiat par la projection de gouttelettes métalliques en fusion et de résidus incandescents. Ainsi, les conséquences ne sont pas seulement la coupure du courant et de l’information qui passait par le circuit, mais aussi les dommages que l’arc est susceptible d’occasionner, qui peuvent être très importants, notamment pour le domaine aéronautique.
La thèse s’inscrit dans une volonté de l’équipe de recherche ScIPRA du laboratoire Laplace d’acquérir une expertise en modélisation des arcs de défaut en s’appuyant sur l’outil numérique COMSOL Multiphysics. La partie majeure de ce travail est donc consacrée à la modélisation d’un arc série se développant entre deux câbles, dans des conditions représentatives du domaine aéronautique, en s’inspirant de celles prises par Thomas Vazquez lors de ses travaux expérimentaux au laboratoire Laplace et ainsi enrichir la compréhension globale du phénomène. Or, les expériences montrent que le transport radiatif joue un rôle déterminant dans le bilan énergétique global, jusqu’à, dans certaines configurations, représenter la principale voie de transfert d’énergie entre le plasma et son environnement. Cette thèse propose alors un focus particulier sur l’impact de ces pertes par rayonnement au sein du plasma. Cependant, afin de modéliser efficacement le rayonnement dans un modèle, il est nécessaire d’utiliser des méthodes d’approximations afin de résoudre l’équation du transfert radiatif, dont le nombre de dépendance est trop important pour envisager une résolution exacte. Ainsi, différentes méthodes sont décrites, expliquées et comparées entre elles, dans plusieurs contextes, afin d’optimiser la modélisation de l’arc entre deux câbles en conditions aéronautiques.

Résumé de la thèse en anglais :

A short circuit can give rise to an electric arc, generally occurring in the form of a high-current electrical discharge. When this phenomenon develops between two cables of an electrical network, there is a risk that the arc may be sustained for several tens to hundreds of milliseconds and propagate along the cables. This phenomenon, referred to as a fault arc, is accompanied by cable ablation through melting and partial vaporization of the metal, as well as complete degradation of the insulation. It also causes damage to the surrounding environment due to the ejection of molten metal droplets and incandescent debris. Consequently, the effects are not limited to the interruption of power and signal transmission within the circuit, but also include potentially severe physical damage induced by the arc, which is of particular concern in the aeronautical field.

This PhD is part of the effort of the ScIPRA research team at the Laplace laboratory to develop expertise in the numerical modeling of fault arcs using the COMSOL Multiphysics software. The main focus of this thesis is therefore devoted to the modeling of a serie arc developing between two cables under conditions representative of the aeronautical environment, inspired by the experimental configurations investigated by Thomas Vasquez at the Laplace laboratory, with the aim of improving the overall understanding of this phenomenon. Experimental observations have shown that radiative transfer plays a key role in the global energy balance of the arc and can, in some configurations, represent the dominant mechanism of energy exchange between the plasma and its surroundings. As a result, this thesis places particular emphasis on the impact of radiative losses within the plasma. However, in order to model radiation efficiently, approximation methods must be employed to solve the radiative transfer equation, whose high dimensionality makes an exact solution computationally intractable. Several radiation modeling approaches are therefore described, explained, and compared in various physical contexts, with the objective of optimizing the numerical modeling of an arc developing between two cables under aeronautical conditions.

Étiquettes :

aeronautique, arc, câbles, COMSOL, Modélisation, pertes par rayonnement, plasma, transfert d’énergie, transfert radiatif