Julien Hofmann est doctorant au sein de la Chaire Hydro’Like. Depuis son arrivée dans l’équipe de recherche en 2020, il effectue une thèse visant à identifier les mécanismes d’endommagement des matériaux par la cavitation, aux laboratoires SIMaP et LEGI. Julien a récemment participé à la conférence BEST (Board of European STudents), une semaine de séminaire organisée par l’Association BEST pour des étudiants européens. À cette occasion, il a réalisé une introduction à la cavitation et présenté ses travaux de recherche. Dans cet entretien, nous lui avons posé trois questions pour en apprendre davantage.
Fin 2020, tu as rejoint l’équipe de la Chaire Hydro’like pour effectuer une thèse sur les mécanismes d’endommagement d’aciers inoxydables par la cavitation. Où en sont tes travaux de recherche aujourd’hui ?
Pendant ces derniers mois, nous avons caractérisé le processus d’endommagement dans son ensemble : la phase de pitting, où l’implosion d’une bulle unique forme un trou, la phase d’amorçage et de propagation des fissures et enfin la perte de masse. Pour cela des suivis temporels en surface par microscopie électronique à balayage ont été réalisés permettant d’obtenir des observations de l’endommagement au cours du temps pour une même zone. C’est probablement quelque chose qui n’a jamais été réalisé auparavant pour de l’érosion de cavitation. Ces observations de surface de l’endommagement ont été corrélées à l’état microstructural des matériaux. Pour compléter les observations de surface, des analyses in-situ en volume, à l’aide de la tomographie aux rayons X en synchrotron, à l’ESRF à Grenoble, ont été réalisées. La sonotrode, permettant de générer la cavitation et ainsi d’endommager le matériau, a été placée dans la même salle d’expérimentation que le faisceau de rayons X. Ces essais réussis devraient ainsi permettre d’observer la propagation des fissures en trois dimensions au cours du temps sur un même échantillon. Au cours des derniers mois, plusieurs communications scientifiques ont également été réalisées avec notamment la publication d’un article dans le journal Physics of Fluids (« Comparison of acoustic and hydrodynamic cavitation: Material point of view »), ainsi qu’une présentation et un poster à l’occasion de la conférence internationale dédiée à la cavitation IICR2023. Pour compléter les caractérisations, des simulations numériques où les données expérimentales sont implémentées sont en train d’être conduites.
Au mois d’avril, tu as participé à la conférence BEST (Board of European STudents). Qu’as-tu présenté durant celle-ci ?
À l’occasion de la conférence, j’ai proposé une présentation scindée en deux parties.
La première partie était une introduction à la cavitation. J’ai d’abord expliqué comment les bulles de cavitation naissent dans un liquide, comment ces bulles implosent et comment l’implosion de ces bulles peut endommager des surfaces, notamment des turbines hydroélectriques. Enfin j’ai expliqué comment des pertes de masse peuvent survenir à cause de la cavitation. Un fort accent a été mis sur la relation qu’il existe entre la microstructure du matériau et les mécanismes d’endommagement des matériaux à cause de la cavitation. J’ai ensuite présenté les outils avec lesquels on peut caractériser l’agressivité de la cavitation au sein d’un écoulement et les équipements utilisés pour reproduire la cavitation en laboratoire (sonotrode ou bien tunnel hydrodynamique notamment).
La deuxième partie était axée sur les résultats de mes travaux de recherche qui sont dédiés à des applications pour les turbines hydroélectriques. J’ai d’abord rappelé l’importance de l’énergie hydroélectrique dans la production d’énergie renouvelable au niveau mondial. Les matériaux étudiés dans le cadre de ma thèse, qui sont des aciers inoxydables martensitiques utilisés dans la plupart des turbines hydroélectriques, ont été introduit
L’état microstructural des matériaux à l’état initial (sans endommagement) a été détaillé car il permet d’expliquer les mécanismes d’endommagement ensuite observés. Quelques schémas des deux dispositifs expérimentaux que nous utilisons au laboratoire pour générer la cavitation ont été présentés. J’ai présenté quelques résultats montrant à quel point les bulles peuvent être de dimensions différentes en fonction du dispositif expérimental. Quelques animations où on peut voir l’évolution de l’endommagement en surface via des observations au microscope électronique à balayage par essais interrompus ont été partagées avec les étudiants. Enfin, j’ai montré quelques résultats plus récents avec l’observation de fissures en trois dimensions grâce à la tomographie aux rayons X au synchrotron ESRF à Grenoble.
Que t’a apporté cette conférence sur les plans personnels et professionnels ?
Cette présentation m’a permis de m’initier à la vulgarisation de travaux de recherche à l’oral. J’avais déjà fait un exercice de vulgarisation à l’écrit, avec un article publié sur The Conversation (« Centrales hydroélectriques : comprendre la fissuration des turbines pour prolonger leur durée de vie »), mais le faire à l’oral était une nouvelle expérience. Ce travail de vulgarisation permet de prendre du recul sur son sujet et savoir mieux structurer et clarifier le message que l’on veut délivrer. Ce type de présentation est très formateur pour réaliser, à l’avenir, des formations dans l’industrie à des publics non-familiers du sujet.
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